Actio=reactio - unendlich schnell?

Wissenschaft Physik
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Hallo,

und erstmal Entschuldigung für den komischen Titel, aber da er nicht beliebig lang sein kann, fiel mir nix besseres ein.

Zunächst die Ausgangspunkte für meine Überlegung:

Der Satz von der Energieerhaltung besagt sinngemäß, dass Energie nicht erschaffen oder vernichtet werden kann, sondern nur von einer in eine andere Formen umgewandelt. Beim Spannen einer Feder z. B. wird e_kin zu e_spann, wenn mich die Erinnerung an den Physikunterricht nicht trügt.

Die Relativitätstheorie postuliert, dass die Lichtgeschwindigkeit die höchste im Universum erreichbare Geschwindigkeit ist.

Der Satz actio=reactio kann z. B. bedeuten, dass eine Feder dem der daran zieht, genau die Kraft entgegensetzt, mit der daran gezogen wird. Die Gegenkraft wird in dem Moment wirksam, wo die Kraft aufgewendet wird.

Hier nun meine daraus resultierende Frage:

Wenn ich mir zwischen der Feder und dem, der daran zieht, eine 1 Lichtsekunde lange, ideale (im Sinne von völlig unelastisch und nicht durchhängend, also ganz gerade) Schnur denke, würde sich dann die Feder erst eine Sekunde, nachdem daran gezogen wurde, dehnen, oder im gleichen Moment?

Ich finde die frage deswegen interessant, weil, wenn die Schnur 0,9 Sekunden nachdem an ihr gezogen wurde, unmittelbar vor der Feder durchschnitten würde, die am ziehenden Ende aufgewendete Energie nie in der Feder ankommen würde, was gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik verstieße. Bzw. dass die Gegenkraft, die die Feder erzeugt, erst mit Verzögerung am Anfang der Schnur meßbar wäre (was vielleicht die Sache noch vereinfacht, weil das Problem entfällt, den der an der Schnur zieht und den der sie durchschneidet zu synchronisieren).

Würde aber die Energie im selben Moment in der Feder anlangen (bzw. die am Anfang der Schnur aufgewendete Kraft ohne Verzögerung am anderen Ende wirksam werden und mithin am Anfang derselben meßbar sein), hieße dies ja, das Ursache und Wirkung hier nicht der Beschränkung durch die Lichtgeschwindigkeit unterliegen.

Ich hoffe, ich konnte mit meinen bescheidenen Mitteln klarmachen, wo ich das Problem sehe (falls nicht bitte vertiefend nachfragen). Wie aber lautet die Lösung dafür?

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Hallo,

in deinem Fall würde aber die Schnurr federn - und dann wären wir wieder da wo wir angefangen hätten: actio=reactio :smile:

Viele Grüße
Lumpi

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Hallo!

Wenn ich mir zwischen der Feder und dem, der daran zieht, eine
1 Lichtsekunde lange, ideale (im Sinne von völlig unelastisch
und nicht durchhängend, also ganz gerade) Schnur denke, würde
sich dann die Feder erst eine Sekunde, nachdem daran gezogen
wurde, dehnen, oder im gleichen Moment?

Ex falso quodlibet.

Begründung: Eine völlig unelastische Schnur widerspricht der Relativitätstheorie und ist damit unmöglich.

Völlig unelastisch hieße, dass die Schallgeschwindigkeit unendlich hoch wäre. Schallgeschwindigkeiten können aber niemals höher sein als die Lichtgeschwindigkeit.

Grüße

Andreas

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Hallo

Wenn ich mir zwischen der Feder und dem, der daran zieht, eine
1 Lichtsekunde lange, ideale (im Sinne von völlig unelastisch
und nicht durchhängend, also ganz gerade) Schnur denke, würde
sich dann die Feder erst eine Sekunde, nachdem daran gezogen
wurde, dehnen, oder im gleichen Moment?

Also wenn du an dem Seil ziehst, so dauert es eine Sekunde bis das andere Ende des Seiles „merkt“, dass am Anfang gezogen wurde. Die Feder wird also auch erst nach einer Sekunde gedehnt.
Die Atome des Seiles werden auch nur durch elektromagnetische Kräfte zusammen gehalten, die sich wiederum nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Ich finde die frage deswegen interessant, weil, wenn die
Schnur 0,9 Sekunden nachdem an ihr gezogen wurde, unmittelbar
vor der Feder durchschnitten würde, die am ziehenden Ende
aufgewendete Energie nie in der Feder ankommen würde, was
gegen den ersten Hauptsatz der Thermodynamik verstieße. Bzw.
dass die Gegenkraft, die die Feder erzeugt, erst mit
Verzögerung am Anfang der Schnur meßbar wäre (was vielleicht
die Sache noch vereinfacht, weil das Problem entfällt, den der
an der Schnur zieht und den der sie durchschneidet zu
synchronisieren).

Die Feder würde dann keine Kraft spüren. Ich verstehe nicht wie das einen Hauptsatz der Thermodynamik verletzen soll. Die Energie bleibt somit einfach im Seil, stat in die Feder zu wandern.

MfG IGnow

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Ich verstehe nicht wie das einen Hauptsatz der Thermodynamik verletzen :soll. Die Energie bleibt somit einfach im Seil, stat in die Feder zu
wandern.

Ich war ja von einer völlig unelastischen Schnur ausgegangen, die aber offenbar auch theoretisch unmöglich ist. Eine solche Schnur aber könnte ja gar keine Energie aufnehmen (keine Spannenergie, da sie keine innere Reibung aufweist auch keine Wärmeenergie usw.).

6

Hallo!

Begründung: Eine völlig unelastische Schnur widerspricht der
Relativitätstheorie und ist damit unmöglich.

Also wenn ichs richtig verstehe und nur eine elastische Schnur als Voraussetzung zulässig ist, würde sich Kraft, mit der am Anfang (der Schnur) gezogen wird, quasi „wellenartig“ durch die Schnur bis zum anderen Ende „bewegen“ (erst dehnt sich die Schnur am Anfang ein wenig, das wandert dann immer weiter bis zur Feder hin), wobei die Geschwindigkeit der Fortpflanzung von der Elastizität der Schnur abhängt. Dadurch kann ich aber auch sofort am Anfang der Schnur die Gegenkraft messen. Actio & reactio fallen zeitlich zusammen, wie sich das gehört. Gute Begründung. Danke!

7

Hallo,

die aber offenbar auch theoretisch unmöglich ist.

eben!
Wenn man aber in einem physikalischen Modell solche Randbedingungen setzt,
die an jeder Physik vorbei gehen, dann kann man auch beliebige
Ergebnisse damit postulieren, die aber nix mit Physik zu tun haben.

Jede beliebige Material verhält sich letztlich wie eine Feder, in der
die Kraftwirkung sich nur mit Schallgeschw. fortsetzt.

actio=reactio gilt aber trotzdem, weil sich dies nur auf den jeweilig
betrachteten Angriffspunkt bezieht. In einem Punkt (Abstand = Null)
braucht man aber gar keine Geschw. um trotzdem unendliche schnelle
Reaktion zu erhalten.
Gruß Uwi

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Moin,

Wenn ich mir zwischen der Feder und dem, der daran zieht, eine
1 Lichtsekunde lange, ideale (im Sinne von völlig unelastisch
und nicht durchhängend, also ganz gerade) Schnur denke,

wie schon geschrieben wurde, kann sich ein Stoß oder Zug in einem Festkörper nur mit Schallgeschwindigkeit (des Festkörpers!) ausdehnen (im Idealfall). Bei stärkerer Belastung würde es ihn zumindestens verformen oder gar zerlegen.

Die Schallgeschwindigkeit kann man ausrechnen http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#S… , sie kann aber die Lichtgeschwindigkeit bei weitem nicht erreichen.
Eine der höchsten Werte hat übrigens (mal wieder) Diamant.

Gandalf