ich habe eine kleine Verständnisfrage zur Energieerhaltung. Wenn ich mir vorstelle, dass ich einen Gegenstand auf 100m höhe über den Erdboden anhebe, dann „kostet“ mich das eine gewisse Energie X.
Wenn ich ihn wieder fallen lasse bekomme ich die energie wieder zurück in form von reibung und geschwindigkeit usw.
Wenn jetzt aber zwischendurch die Erde in Energie umgewandelt werden würde. Also komplett umgewandelt. Wie ist egal für diese Betrachtung, es könnte ja auch irgendein instabiles element sein, dass in leichtere Elemente zerfällt. Dann hat der Gegenstand den ich angehoben habe plötzlich keine potentielle Energie mehr, weil keine Masse da ist die ihn anzieht. Trotzdem hatte ich dafür Energie gebraucht. Wo ist da mein Fehler?
Wenn ich mir vorstelle, dass ich einen Gegenstand auf 100m
höhe über den Erdboden anhebe, dann „kostet“ mich das eine
gewisse Energie X.
Dich ja, und indirekt die Sonne. Die hat nämlich Salat und Haxn hervorgebracht. Von daher hat du m.E. wirklich Energie in einen Speicher überführt, die sonst als Wärme wieder verloren ginge.
Wenn ich ihn wieder fallen lasse bekomme ich die energie
wieder zurück in form von reibung und geschwindigkeit usw.
Eben, der Speicher wird SPÄTER wieder entleert.
Wenn jetzt aber zwischendurch die Erde in Energie umgewandelt
werden würde. Also komplett umgewandelt.
OK
Wie ist egal
OK
für
diese Betrachtung, es könnte ja auch irgendein instabiles
element sein, dass in leichtere Elemente zerfällt.
Hatten wir und nicht auf egal geeinigt?
Dann hat
der Gegenstand den ich angehoben habe plötzlich keine
potentielle Energie mehr, weil keine Masse da ist die ihn
anzieht. Trotzdem hatte ich dafür Energie gebraucht.
Wo ist da mein Fehler?
Du hast ja nicht mal dein Ergebnis mitgeteilt, von daher können wir nur vermuten. Ich vermute, du gehts davon aus, dass:
eine zerstrahlende Erde mit aufliegendem Gegenstand
eine zerstrahlende Erde mit d’rübergehaltenem Gegenstand
genau gleich viel Enegie liefern.
Nunja, frag mich nicht nach Einzelheiten, aber es gibt da eine kleine Energiediferenz, die - wundert dich wohl nicht mehr - genau der potentiellen Energie des Gegenstands entspricht.
Stichwort wäre die Allgemeine Relativitätstheorie. Eine Erde ohne Gegenstand ist leichter, die entweichenden Photonen haben also weniger Rotverschiebung, sind also energietreicher (für den Außenstehenden).
ich habe eine kleine Verständnisfrage zur Energieerhaltung.
Wenn ich mir vorstelle, dass ich einen Gegenstand auf 100m
höhe über den Erdboden anhebe, dann „kostet“ mich das eine
gewisse Energie X.
Wenn ich ihn wieder fallen lasse bekomme ich die energie
wieder zurück in form von reibung und geschwindigkeit usw.
Wenn jetzt aber zwischendurch die Erde in Energie umgewandelt
werden würde. Also komplett umgewandelt. Wie ist egal für
diese Betrachtung, es könnte ja auch irgendein instabiles
element sein, dass in leichtere Elemente zerfällt. Dann hat
der Gegenstand den ich angehoben habe plötzlich keine
potentielle Energie mehr, weil keine Masse da ist die ihn
anzieht. Trotzdem hatte ich dafür Energie gebraucht. Wo ist da
mein Fehler?
Wenn die Erde ihre Masse in Energie umsetzt wird Dein Gegenstand so heisse Ohren bekommen, dass er gar nicht genug damit wedeln kann, um sich ab zu kühlen. Von daher ist mit einem Energieverlust nicht zu rechnen.
Objekt A ist schon auf 100m Höhe. Du bringst Objekt B auf 100m Höhe.
Dabei veränderst Du den Mittelpunkt des Systems. Du ziehst den Mittelpunkt in Richtung Gegenstand B, wenn auch noch nicht einmal Nanometer. Objekt A hingegen behält seinen Abstand von 100m weiterhin genau ein und ist somit weiter weg. Wenn sich die Erde umwandelt, dann wohl in Energie. Und Dein Gegenstand (B) bekommt dann entsprechend mehr Energie ab (als Objekt A), da die Erde ja Objekt B ein wenig näher ist. Objekt A wird etwas weniger Strahlungsenergie erhalten, da weiter weg. Und die Differenz entspricht genau der kin.Energie, die verlustig ging.
Konsequenz :
Sollte Dein Objekt eine Scheibe sein, die den Himmel abdeckt ( grosse Oberfläche, geringe Dicke), dann müsste die Energiebilanz gleich sein mit einer Kugel, oder einem Stab, der senkrecht zum Erdmittelpunkt ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass es sich nicht (nur) um Strahlung handelt, die auf der Oberfläche reagiert, sondern um Strahlung, die im Solid reagiert und in logischer Konsequenz auch um Strahlung, die einen gleich grossen Betrag wie die „Oberflächenstrahlung“ hat, jedoch mit negativem Vorzeichen, um die „Form“ Deines Objekts B zu neutralisieren.
Diese negative Oberflächenstrahlung ist allerdings jenseits meines Hobby-Physiker-Horizonts.
Freundlichst,
Uwe P.
P.S. Sach bitte bescheid, wenn Du Dein Experiment startest, damit ich mich mit Kühlbeuteln eindecken kann.
Du hast ja nicht mal dein Ergebnis mitgeteilt, von daher
können wir nur vermuten. Ich vermute, du gehts davon aus,
dass:
eine zerstrahlende Erde mit aufliegendem Gegenstand
eine zerstrahlende Erde mit d’rübergehaltenem Gegenstand
genau gleich viel Enegie liefern.
Nunja, frag mich nicht nach Einzelheiten, aber es gibt da eine
kleine Energiediferenz, die - wundert dich wohl nicht mehr -
genau der potentiellen Energie des Gegenstands entspricht.
Stichwort wäre die Allgemeine Relativitätstheorie. Eine Erde
ohne Gegenstand ist leichter, die entweichenden Photonen haben
also weniger Rotverschiebung, sind also energietreicher (für
den Außenstehenden).
naja, dann eben
Zerstrahlende Erde mit Gegenstand in 1m Höhe
Zerstrahlende Erde mit Gegenstand in 100m Höhe
die Rotverschiebung im Gravitationsfeld des angehobenen Gegenstandes ändert nichts, da auf der abgewandten seite rotverschoben wird und auf der zugewandten blauverschoben.
Wenn die Erde ihre Masse in Energie umsetzt wird Dein
Gegenstand so heisse Ohren bekommen, dass er gar nicht genug
damit wedeln kann, um sich ab zu kühlen. Von daher ist mit
einem Energieverlust nicht zu rechnen.
doch. Nur weil bei der Massenumwandlung sehr viel energie frei wird heißt das doch nicht, dass es keinen Energieverlust geben kann.
Konsequenz :
Sollte Dein Objekt eine Scheibe sein, die den Himmel abdeckt (
grosse Oberfläche, geringe Dicke), dann müsste die
Energiebilanz gleich sein mit einer Kugel, oder einem Stab,
der senkrecht zum Erdmittelpunkt ausgerichtet ist. Das
bedeutet, dass es sich nicht (nur) um Strahlung handelt, die
auf der Oberfläche reagiert, sondern um Strahlung, die im
Solid reagiert und in logischer Konsequenz auch um Strahlung,
die einen gleich grossen Betrag wie die „Oberflächenstrahlung“
hat, jedoch mit negativem Vorzeichen, um die „Form“ Deines
Objekts B zu neutralisieren.
Diese negative Oberflächenstrahlung ist allerdings jenseits
meines Hobby-Physiker-Horizonts.
Also das hast du dir komplett ausgedacht, oder? Es ist nichteinmal gesagt, welche Art von Strahlung abgegeben wird. Wenn ich den gegenstand aber jetzt bis aus dem Sonnensystem „anhebe“ dann kostet mich das mehr energie als ihn 100m zu heben und der Gegenstand bekommt später weniger Strahlung ab.
den Abschnitt über „negative Strahlung“ hab ich nicht verstanden.
Also das hast du dir komplett ausgedacht, oder? Es ist
nichteinmal gesagt, welche Art von Strahlung abgegeben wird.
Wenn ich den gegenstand aber jetzt bis aus dem Sonnensystem
„anhebe“ dann kostet mich das mehr energie als ihn 100m zu
heben und der Gegenstand bekommt später weniger Strahlung ab.
den Abschnitt über „negative Strahlung“ hab ich nicht
verstanden.
Schnell als Anregung.
Diese Ueberkegung habe ich auchschoneinmal gehabt, aber bedenke, sobald das Object die Schwerkraft der Erde verlassen hat, findet keine Energieumwandlung statt. Ala es brauch keine Energie ein Object horizontal zu bewegen.
Also ich denke mal, was du mit der „zerstrahlenden Erde“ bezweckst, ist ein Abschalten der Gravitation (wenn ich das richtig verstanden habe), da die Energie, die du brauchst um das anzuheben, ja direkt mit der Gravitation zusammenhängt. Ich versuche das ganze mal aufzulösen nach bestem Wissen und Gewissen, aber in zwei Teilen.
Ruhende Erde, ohne Rotation, für das Verständnis, dieser Teil muss nicht zwingend richtig sein, eine richtige Lösung gibt’s im 2. Teil:
Hebe ich eine Kugel von 1kg um 1m an, habe ich bei 10m/s² eine Energie von 1Nm in die Kugel gesteckt. Die Gewichtskraft beträgt 1N und sie wirkt auf die jeweilige Unterlage, wodurch nach actio=reactio auch wieder eine Kraft auf die Kugel wirkt und zwar genauso groß wie die Gewichtskraft. Schalten wir nun die Gravitation ab, würde also die Gewichtskraft wegfallen, die Gegenkraft müsste dann aber auch irgendwohin. Das Ergebnis wäre, dass die Kugel sich senkrecht von der Erdoberfläche wegebewegt, die Gegenkraft zur veranlasst die Kugel also, ihre Lageenergie in kinetische Energie umzuwandeln.
Rotierende Erde (Lösung einer Aufgabe zur Gravitation im Studium, nur dass da die Gravitation der Sonne abgeschaltet wurde):
Ein Gegenstand, der auf der Erde am Äquator liegt, dreht sich mit der Erde mit und zwar mit circa 40000km pro 24h. Schaltet man die Gravitation nun ab, bewegt sich der Gegenstand mit 40000km/24h tangential von der Erde weg. Hebe ich ihn vor dem Abschalten an um circa 1m, vergrößere ich seinen Radius um den Erdmittelpunkt und, da er ja weiterhin auf den selben Koordinaten liegt, seine Geschwindigkeit, mit der er sich um die Erde mitdreht (größerer Radius=größere Geschwindigkeit!). Schalten wir nun die Gravitation wieder ab, wird der Gegenstand ebenfalls tangential wegfliegen, aber mit einer größeren Geschwindigkeit als vorher ( >40000km/24h).
Kann das mal einer durchrechnen? Habe gerade keine Zeit. Es sollte aber stimmen. ^^
Also das hast du dir komplett ausgedacht, oder? Es ist
nichteinmal gesagt, welche Art von Strahlung abgegeben wird.
Wenn ich den gegenstand aber jetzt bis aus dem Sonnensystem
„anhebe“ dann kostet mich das mehr energie als ihn 100m zu
heben und der Gegenstand bekommt später weniger Strahlung ab.
Genau ist es nicht der Abstand der beiden Positionen vorher / nachher Deiner Masse, sondern der Weg den sich das Massezentrum verschiebt (wesentlich geringer).
Wie stellst Du Dir die Energie denn vor ? Ich habe da Schwierigkeiten, mir Energie vor zu stellen, die nicht an Materie gebunden ist. Wenn sie am Platz bleibt, dann gibt es weiterhin die Raumkrümmung, sprich, die pot Energie Deiner Masse bleibt bestehen.
Wenn sie sich gleichmässig ausdehnt, dann ist noch die Frage, ob Energie überhaupt mit Masse wechselwirkt, was passiert, wenn die Energie sich durch Deine Masse hindurch bewegt. Die Raumkrümmung nimmt ab, die pot Energie ebenfalls. Womit wir wieder am Anfang wären.
die Rotverschiebung im Gravitationsfeld des angehobenen
Gegenstandes ändert nichts, da auf der abgewandten seite
rotverschoben wird und auf der zugewandten blauverschoben.
ich meinte nicht die Rotverschiebung durch Bewegung (Dopplereffekt), sondern die durch Gravitation. Die Photonen verlieren ja beim Verlassen der Erde Energie - weniger Energie ist röter. Wenn du jetzt anmerkst, dass damit auch die Frequenz sinkt und dass das nicht sein kann: Auf der Erde vergeht die Zeit langsamer als im freien Weltraum - damit passt’s wieder.
Du musst dich wirklich ml mit der ART beschäftigen, sonst kannst du das nicht verstehen.
Solange du einen Gegenstand und die Erde hast, fällt das nicht weiter auf. Aber wenn die Erde bis auf die Größe eines Gegenstands zerstrahlt ist, ist der Unterschied schon deutlicher: Sie muss nur die Anziehung eines Gegenstands überwinden (im Nahbereich
