W = 1/2 m V (hoch)2 (Bewegungsnergie) Geschwindigkeit unabhängig von der Zeit? Nur abhängig von Masse, Kraft, Weg?
Wenn es (t) nicht gibt, gibt es dann auch keine Geschwindigkeit?
Grundsätzlich: Wie würde die Physik aufgebaut sein, ohne (t) in ihren Gleichungen?
Hallo,
wenn v von der Zeit unabhängig ist, dann ist es auch die Bewegungsenergie. Wenn sich v mit der Zeit ändert (also v(t)), dann ändert sich auch die Energie.
Wenn es keine Zeit gäbe, gäbe es auch keine Geschwindigkeit, richtig, denn v = x/t.
Eine Physik ohne Zeit ist nicht denkbar. Dass es trotzdem viele physikalische Formeln ohne t gibt liegt einfach daran, dass es Dinge gibt, die sich nicht verändern, z.B. (per Definition) eine Konstante GEschwindigkeit. (dabei ändert sich allerdings der Ort).
Guten Tag,
die Frage ist sehr faszinierend, aber auch komplex.
Zum ersten Teil der Frage:
Ja die Arbeit ist unabhängig von der Zeit. Ob eine Kugel mit 10m/s für 1 Sekunde oder 3 Minuten fliegt, ist für die kinetische Energie der Kugel irrelevant (reibung etc. vernachlässigt).
Zum zweiten Teil: Geschwindigkeit ist die 1. Ableitung des Weges nach der Zeit. Wenn es also Zeit nicht gibt ist v=ds/dt nicht definiert (Division durch Null, da dt Null wäre).
Eine Physik ohne Zeit ist nach unseren Vorstellungen nicht möglich, da die Zeit die vierte elementare Dimension ist (3 Raumdimension + die Zeitdimension).
Daher ist die Frage wie die Physik aufgebaut wäre, nicht zu beantworten, da es keine Physik in unserem Verständnis geben würde.
In der Astrophysik gibt es mehrere Theorien die sich darauf berufen, dass es nur ein paar bestimmte DImensionen gibt, die stabil sein können. Zum einen eine Welt mit 4 Dimensionen (unsere vereinfachte Anschauung) und zum anderen mit z.B. 17 Dimensionen (vgl. String-Theorie).
Ich hoffe eine kurze aber dennoch zufriedenstellende Antwort gegeben zu haben. Falls das interesse besteht, kann ich dies auch noch weiter ausführen. Das Thema wird aber sehr schnell komplex und unverständlich.
MfG
Galileo
… nur kurz - habe leider nicht viel Zeit.
Es gibt natürlich eine Menge Gleichungen in der Physik, die nicht explizit die Zeit enthalten. Das heißt aber nicht zwingend, dass die Zeit nicht dennoch eine Rolle spielt. Die angeführte Gleichung für die kinetische Energie beruht in gewisser Weise auf einer zeitabhängigen Messung. Die Geschwindigkeit ergibt sich als Weg pro Zeit, genauer als erste Ableitung der Wegkoordinate nach der Zeit. Ist die Geschwindigkeit konstant, so wird in der Gleichung für die kinetische Energie die Zeit nicht weiter auftauchen. Es können sich aber sowohl Masse (bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit unter Berücksichtigung der relativistischen Korrektur) als auch die Geschwindigkeit (bei einer beschleunigten Bewegung) ändern. So wird ja z. B. die kinetische Energie eines Pendels vom Punkt der größten potentiellen Energie aus immer größer [die Geschwindigkeit ist v = v(t)], bis sie dann periodisch wieder am nächsten Umkehrpunkt der Schwingung Null wird. Eine Physik ohne die Einbeziehung der Zeit macht generell keinen Sinn. Selbst wenn eine Formel explizit die Zeit nicht als Variable beinhaltet, wird sie „im Verborgenen“ durchaus auftreten.
Hallo Jürgen,
ohne Zeit gibt es auch keine Physik, denn sie beschreibt das Verhalten von Dingen in einer gewissen Zeit. Man könnte es noch ein bisschen einschränken, wenn man einen Zeitpunkt betrachten würde. Während dieses Zeitpunktes existieren in klassischer Sicht Masse und Felder usw. fort, aber es kann sich eben nichts verändern.
Zu deiner Formel: Geschwindigkeit ist eine Strecke die in einer bestimmten Zeit zurückgelegt wird. Ohne Zeit gibt es also auch keine Geschwindigkeit.
Ich hoffe ich konnte ein bisschen helfen
Andreas
W = 1/2 m V (hoch)2 (Bewegungsnergie) Geschwindigkeit
unabhängig von der Zeit? Nur abhängig von Masse, Kraft, Weg?
Ist hier die Gleichung „Bewegungsenergie ist gleich der halben Masse multipliziert mit dem Geschwindigkeitsquadrat“ gemeint? Ich schreibe das mal als: W = 1/2 mv^2
Wenn es (t) nicht gibt, gibt es dann auch keine Geschwindigkeit?
Hm. Die Geschwindigkeit ist definiert als Wegdifferenz pro Zeiteinheit, oder v = l / t , wenn l die zurückgelegte Strecke und t die verstrichene Zeit ist. Daher leitet sich aus der Definition ab, dass es ohne Zeit auch keine verstrichene Zeit also auch keine Geschwindigkeit gibt.
Das wäre also so etwas wie Geometrie: Gezeichnete Formen aber keine „Aktion“.
Grundsätzlich: Wie würde die Physik aufgebaut sein, ohne (t)
in ihren Gleichungen?
Dieser Teil der Physik heißt für die Mechanik: Statik, weitere Bereiche wären Elektrostatik usw. Außer in der Mechanik ist es aber meist uninteressant rein statische Systeme zu betrachten.
Sehr wohl werden gerne „quasistatische“ Systeme betrachtet, um erst Schlußfolgerungen aus vereinfachten Gleichungen zu ziehen und erst dann zu überlegen, inwieweit in den „Bewegungsgleichungen“ Korrekturen anzubringen sind.
Ein Beispiel aus der (Schul-)Mechanik wäre das Fadenpendel:
Ich betrachte die Lageenergie in dem ich die Höhendifferenz h zwischen Auslenkung und Ruhepunkt messe (sei m die Masse und g die Gravitation) und erhalte:
W = mgh
Dies setze ich mit der vollen Bewegung an der tiefsten Stelle gleich (Bewegungsenergie ist ja: W = 1/2 mv^2). Wenn ich jetzt die Abhängigkeit vom Ort mit einbeziehe komme ich schlußendlich nach zahlreichen Umformungen und der Lösung einer einfachen Differentialgleichung bei einer Bewegungsgleich, die eine sinusförmige Abhängigkeit von der Zeit zeigt. Die sogenannte Kreisschwingung.
Diese Lösung ist dann nur für kleine Auslenkungen gültig, also eine Situation, die der quasi statischen noch recht nahe ist. (Die vollständige Lösung für beliebige Auslenkungen ist weitaus komplexer.)
Also kurz:
Gruß, B.//.
W = 1/2 m V (hoch)2 (Bewegungsnergie) Geschwindigkeit
unabhängig von der Zeit? Nur abhängig von Masse, Kraft, Weg?
Wenn eine Kraft wirkt, ist die Geschwindigkeit eine Funktion der Zeit, da ja die Kraft die Geschwindigkeit aendert. Auch der Name "Bewegungs"energie deutet bereits an, dass das nur bei forschreitender Zeit einen Sinn macht, da es sonst ja keine „Bewegung“ gibt.
Wenn es (t) nicht gibt, gibt es dann auch keine
Geschwindigkeit?
Wenn man keinerlei zeitliche Aenderungen betrachtet, dann gibt es natuerlich auch keine sinnvolle Geschwindigkeitsdefinition, da Geschwindigkeit ja eben Weg pro Zeit ist.
Grundsätzlich: Wie würde die Physik aufgebaut sein, ohne (t)
in ihren Gleichungen?
Es gaebe keinerlei Bewegung oder Veraenderung - d.h., es gaebe keine Physik.
Hallo,
ich verstehe die Frage nicht so ganz. In der Gleichung ist doch ein t. v ist doch Weg pro Zeit. Wenn man das weg lässt, ist die Gleichung nicht vollständig.
Gruß
Also zunächst einmal: die Zeit existiert immer.
Die Gleichung für die Bewegungsenergie: W=1/2mv^2 enthält zwar explizit kein t, aber im Allgemeinen hängt die Geschwindigkeit von der Zeit ab. Zum Beispiel wenn man einen Stein fallen lässt, wird er mit der Zeit immer schneller, dann gilt v=g*t.
Somit hätte man eine Zeitabhängigkeit in der Bewegungsenergie, obwohl diese nicht explizit in W=1/2mv^2 auftaucht.
Das einzige was im Allgemeinen von der zeit unabhängig ist, ist die gesamtenergie eines abgeschlossenen System.
Ein großer Teil der Physik beschäftigt sich mit Größen, die nicht Zeitabhängig sind, da diese einfacher beschreibbar sind. Oft kann man von einem Zeitabhängigen Problem ausgehen, und die zeitabhängigkeit davon abtrennen und nur noch zeitlich konstante Größen betrachten. Das bedeutet letztlich, dass man bemüht ist, die zeitabhängigkeit aus den gleichungen zu entfernen.
Ich hoffe, ich konnte dir damit helfen. Falls noch unklarheiten sind, stell nochmal eine konkretere Frage. Und schreib bitte dazu wie weit du dich mit Physik beschäftigt hast, also in welcher Schulklasse oder in welchem Semester du bist.
Die Zeit t ist in der Geschwindigkeit v enthalten, da v=s/t. Außerdem ist die Kraft latent enthalten in der o.g. Formel. Kraft F = Masse m * Beschleunigung a. Und auch hier steckt die Zeit in der Beschleunigung, mit a=s/t².
Energie ist grundsätzlich von der Zeit bzw. von einer Masseverschiebung über eine bestimmte Zeitdauer abhängig.
Wie die Physik ohne die Zeit aufgebaut wäre, ist eher eine philosophische Frage. Fakt ist, das die Zeit eine der sieben Elementargrößen der Physik darstellt und alle physikalischen Abläufe in irgend einer Art und Weise zeitlich abhängig sind. Reale physikalische Prozesse führen immer zu einer Erhöhung der Gesamtentropie, was letztendlich die Zeit zu einer „Einbahnstrasse“ macht, in der wir alle gefangen sind…
Hallo Jürgen,
tut mir leid, kann ich nicht beantworten, geht auch über den Rahmen fundierter phys. Theorien völlig hinaus und ist rein spekulativ. Ich glaube in einem der 3-4 letzten Spektrum der Wissenschaft ist ein Artikel über das Thema.
Gruß JürgenPS
Hallo Jürgen,
Die Zeit
Ich kann dazu nicht viel beitragen. Es steht jedoch fest, dass die Zeit eine abgeleitete und keine primäre Größe ist. Die Zeit ergibt sich aus dem Vergleich zweier Vorgänge (also Bewegungen); d.h. wie oft ein Vorgang sich vollzieht, im Vergleich zu einem anderen Vorgang. Die Anzahl der Vollziehungen vom Vorgang1 (V1) im Vergleich zu Vorgang2 (V2) kann man als Intensität bezeichnen. Z.B. wie oft ich atme, während die Sonne morgen die gleiche Position erreicht wie heute Morgen bei einer bestimmten Position.
Dieser zweite Vorgang V2 ist ausschlaggebend, weil es ein Bezugsvorgang ist. Die Intensitätsangabe eines Vorgangs hängt immer von dem zweiten Vorgang - dem Bezugsvorgang ab. Würde jede Person eine andere Bezugssystem verwenden, hätten wir ein unvorstellbares durcheinander. Daher hat man versucht diesen zweiten Vorgang zu normieren und ein fixes Bezugssystem zu verwenden und die Uhr erfunden. Die ersten mechanischen Uhren wurden im mittleren Osten (Bereich des heutigen Iran-Irak) erfunden. Eine Wasseruhr mit Automaten, die sogar Stunden schlug hat Karl der Große im Jahr 807 vom Kalifen Hārūn ar-Raschīd geschenkt bekammen.
Unter der Annahme, dass die Welt uniform ist und bleibt, hat man Uhren erfunden, die Vorgänge ausführen, deren Anzahl während eines anderen Vorgangs konstant bleibt. Die Anzahl der Vorgänge wurden quantitativ erfasst und durch Zahlen festgelegt, aber auch unterteilt (Stunden, Minuten, Sekunden, …). Es wird angenommen, dass diese Zahl (also wie oft ein Vorgang während eines anderen Vorganges auftritt) konstant bleibt (z.B. das 9.192.631.770fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung).
Also ohne Zeit müssten wir die Intensität verwenden und bei jedem Vorgang die Anzahl dessen Auftretens in Bezug auf einen anderen (vielleicht längeren Vorgang) angeben. Man hat versucht diesen zweiten Vorgang zu normieren und deshalb Uhren erfunden. Auch bei Intensität müssten wir ein Bezugssystem finden. Mit anderen Worten ist die Zeitangabe nichts anderes als die Intensitätsangabe. Daher ist die Zeit keine absolute und primäre Größe wie etwa die Bewegung und bleibt ein menschliches Konstrukt. Würde alles schneller oder langsamer werden, würden wir das gar nicht merken.
LG
Hamilton
Hallo Jürgen,
zunächst sorry für die späte Antwort.
Leider verstehe ich dein Problem nicht. Die von Dir besagte Gleichung für die kinetische Energie besagt doch nur, dass ein Körper der Masse m, der sich mit Geschwindigkeit v bewegt, die kinetische Energie gemäß dieser Gleichung hat. Anders wäre es, wenn man fragt, wie diese Energie zeitlich angewachsen ist, z. B. beim freien Fall. Dann ist v = g*t, dies in die o. g. Gleichung eingesetzt liefert dann den zeitlichen Verlauf des Anwachsens der kinetischen Energie.
Ich hoffe das hilft Dir weiter, ansonsten schöne Feiertage.
Gruß
Albrecht