„Die Schallgeschwindigkeit wird bei gleichbleibenden physikalischen Eigenschaften des Mediums als konstant angesehen.“ Bedeutet dieser Satz auch, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls von einem bewegten System aus nicht additiv zu dessen Geschwindigkeit ist?
Dank und Grüße,
Chrizz
Hallo!
Ich würde vermuten, dass sich die Aussage hier auf Eigenschaften wie Temperatur, Dichte etc. bezieht.
Für Schallgeschwindigkeit sollte in den meisten Fällen die SRT nicht groß zum tragen kommen, daher darfst du die Geschwindigkeiten einfach addieren. Aber man gibt die Schallgeschwindigkeit in einem Medium relativ zum Medium an, und nicht zu irgendeinem anderen System (wäre sehr unlogisch oder?). Also finde ich die Aussage ok.
lg
Ich will die Frage noch präzisieren: wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in der Luft z.B. 350 m/s beträgt, würde sich dieselbe Schallwelle dann mit 450 m/s ausbreiten, wenn ich sie aus einem in Richtung auf den Rezipienten bewegten System mit einer eigenen Geschwindigkeit von 100 m/s emittiere?
Dank und Grüße,
Chrizz
Die Frage kann man ganz klar mit Nein beantworten.
Sonst könnte ein Flugzeug nie mit Überschall fliegen.
Die Schallgeschwindigkeit ist immer fest zum umgebenden Medium. Also zur Luft, die das Schallemitierende Objekt umgibt. Bewegt sich das Objekt relativ zur Luft, ändert sich an der Schallgeschwindigkeit nichts.
Anders ist es wenn sich die Luft relativ zum Boden bewegt. Dann ändert sich die Schallgeschwindigkeit (relativ zum Boden) um den Wert, der der Luftbewegung entspricht.
Hallo Brainstorm,
das hatte ich vermutet. Ich frage nur nach, weil ich schon lange in Analogie versuche zu verstehen, was an der Lichtgeschwindigkeit so besonders sein soll.
Angeblich verkürzt sich der Raum, wenn ich mich besonders schnell bewege. Nun gut, das ist, was ich sehe. Wenn wir nur hören könnten, würden wir dasselbe auch bezüglich der Schallgeschwindigkeit sagen?
Grüße,
Chrizz
Hallo Chrizz.
das hatte ich vermutet. Ich frage nur nach, weil ich schon
lange in Analogie versuche zu verstehen, was an der
Lichtgeschwindigkeit so besonders sein soll.
Die Schallwelle breitet sich in der Luft aus. Man kann also immer die Schallgeschwindigkeit in Bezug auf die umgebende Luft angeben und hat damit für die Wellenausbreitung ein vor allen anderen ausgezeichnetes Bezugssystem. Ebenso breitet sich eine Wasserwelle z. B. auf der Meeresoberfläche aus. Dann kann man deren Geschwindigkeit mit Bezug zum Meerwasser angeben und hat auch wieder ein vor allen anderen ausgezeichnetes Bezugssystem. Das geht so mit allen Wellen außer mit der Lichtwelle oder allgemeiner überhaupt elektromagnetischen Wellen. Die Besonderheit von Licht ist also, dass die Welle ohne Träger läuft.
Und nun der richtige Hammer: Das Licht breitet sich in jedem Bezugssystem gleich schnell aus. Eine Wasserwelle kannst Du überholen, indem Du mit dem Flugzeug schneller als die Welle über dem Wasser fliegst. Dann siehst Du in Deinem Bezugssystem die Welle rückwärts laufen. So, wie man aus dem ICE die Autos auf der Autobahn rückwärts bewegt sieht. Mit Licht geht das nicht, weil es auch in der Betrachtung aus Deinem schnellen Raumschiff heraus die gleiche Geschwindigkeit hat.
Das ist das Besondere am Licht.
Liebe Grüße,
The Nameless
Hallo,
Angeblich verkürzt sich der Raum, wenn ich mich besonders
schnell bewege. Nun gut, das ist, was ich sehe. Wenn wir nur
hören könnten, würden wir dasselbe auch bezüglich der
Schallgeschwindigkeit sagen?
Nein. Die Prinzipien hinter der Schallgeschwindigkeit und der Lichtgeschwindigkeit sind völlig unterschiedliche Dinge. Hier gibt es kaum Analogien und zu versuchen, die Lichtgeschwindigkeit oder relativistische Phänomene einfach analog zur Schallgeschwindigkeit zu verstehen, ist von vornherein zum Scheitern verurteilt.
vg,
d.
Dank für die ausführliche Erwiderung. Die konstante Geschwindigkeit des Lichts wird in manchen Büchern als Argument angeführt, daß man sich nicht schneller als Licht bewegen könnte. Gerade dies wäre bei der Schallwelle ja dann auch das Argument, daß man sich nicht schneller als der Schall bewegen könnte. Das irritiert mich. Wir wissen nicht, welchen Träger die Lichtwelle hat, den die Schallwelle im Gegensatz dazu offensichtlich benötigt. Gleichwohl hat die Lichtwelle einen offensichtlichen Wellencharakter. Das Problem, sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen zu können, könnte doch auch auf ein rein Erkenntnistheoretische Problem reduziert sein.
Danke aber für dei Antworten und Grüße,
Chrizz
Hallo!
Dank für die ausführliche Erwiderung. Die konstante
Geschwindigkeit des Lichts wird in manchen Büchern als
Argument angeführt, daß man sich nicht schneller als Licht
bewegen könnte.
Das ist verkürzt ausgedrückt. Richtiger wäre: Ich messe auf der Erde eine Lichtgeschwindigkeit von 300 Mio. m/s. Ein Raumfahrer, der sich relativ zu mir bewegt, misst die Geschwindigkeit derselben Lichtwelle relativ zu seinem Raumschiff ebenso mit 300 Mio. m/s.
So sehr er auch beschleunigt, der Messwert wird nie kleiner werden.
Wenn der Messwert aber nie kleiner wird, dann schafft er es erst recht nicht, die Wellen irgendwann einmal einzuholen.
(Meistens wird aber die unmöglichkeit von Überlichtgeschwindigkeit anders begründet.)
Gerade dies wäre bei der Schallwelle ja dann
auch das Argument, daß man sich nicht schneller als der Schall
bewegen könnte.
Hä? Nein. Ein Flugzeug, dass sich mit Schallgeschwindigkeit bewegt bemerkt, dass die Schallwellen, die das Flugzeug abgibt, sich so langsam nach vorne bewegen, dass sie sich regelrecht vor dem Bug des Flugzeugs auftürmen. Also ist hier die Schallgeschwindigkeit relativ zum Beobachter eben nicht konstant (sondern konstant zur umgebenden Luft).
Das irritiert mich. Wir wissen nicht, welchen
Träger die Lichtwelle hat, den die Schallwelle im Gegensatz
dazu offensichtlich benötigt.
Doch: Wir wissen, dass die Lichtwelle keinen Träger hat. Die Annahme, es gäbe einen wie auch immer gearteten Lichtäther, wurde durch das Michelson-Morley-Experiment widerlegt.
Das Problem, sich mit
Überlichtgeschwindigkeit bewegen zu können, könnte doch auch
auf ein rein Erkenntnistheoretische Problem reduziert sein.
Ich glaube, dass Du „erkenntnistheoretisch“ hier fälschlich für etwas ganz anderes verwendest, als was es tatsächlich bedeutet, denn so wie Du es geschrieben hast, ergibt der Satz keinen Sinn.
Michael
Ich muß dann nochmal nachfragen: ich hatte verstanden, daß auch die Schallgeschwindigkeit konstant ist und deshalb von der Bewegung bzw. Geschwindigkeit des Emittenten unabhängig ist?
Grüße,
Chrizz
Ich ersetze „erkenntnistheoretisches Problem“ durch"Erkenntnisproblem".
Hallo!
„Konstant“ ist hier ohnehin der falsche Begriff (den auch ich falsch verwendet habe - sorry!), denn „konstant“ bedeutet, dass eine Größe ihren Wert nicht ändert, wenn man einen bestimmten Parameter verändert. Oft ist es die Zeit oder der Ort. Deswegen spricht man auch von zeitlicher oder räumlicher Konstanz. Darum geht es hier ja gar nicht.
Hier geht es darum, ob eine Größe sich ändert, wenn man ein anderes Bezugssystem wählt. Und da spricht man eigentlich nicht von „Konstanz“, sondern von „Invarianz“.
So, zurück zum Thema:
Die Lichtgeschwindigkeit ist invariant. Jeder Beobachter misst die gleiche Geschwindigkeit - egal wie schnell er sich selbst gegenüber einem anderen „ruhenden“ Beobachter bewegt.
Die Schallgeschwindigkeit ist zwar konstant (d. h. sie ist an jeder Stelle des Ausbreitungsmediums gleich), aber sie ist nicht invariant. Ein Flugzeug misst in der Umgebungsluft eine Schallgeschwindigkeit, die von der Richtung abhängt. In Flugrichtung bewegt sich der Schall scheinbar langsamer als gegen die Flugrichtung.
Michael
Wenn Du das so meinst: Nein, es ist kein Problem der Erkenntnis. Das würde ja dann in etwa so aussehen: Wir würden gerne schneller als das Licht fliegen, aber bisher ist uns noch keine Technik eingefallen, wie wir das anstellen könnten.
Aber die Unmöglichkeit der Überlichtgeschwindigkeit ist etwas viel fundamentaleres als ein ungelöstes technisches Problem. Sie zählt zu den Grundpfeilern unseres Universums. Könnte sich etwas schneller als das Licht bewegen, dann w#er es plötzlich sinnlos, zwischen Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft zu unterscheiden. Es geht nicht darum, ob man ein Raumschiff bauen kann, mit dem man zu irgendeinem Stern fliegen kann, sondern es geht darum, wie diese Welt zusammenhält und was ihr Struktur verleiht.
Michael
Also Herr Bauer, ich sehe schon nicht zum ersten Mal, daß Sie ein begehrter Gesprächspartner bei einem Whisky und einer Zigarre wären. Das Forum hier reicht hingegen wahrscheinlich nicht aus, um mein Verständnisproblem zu lösen. Ich verstehe einfach nicht (so einfach) , was die Lichtgeschhwindigkeit mit Zukunft und Vergangenheit zu tun hat.
Zum Schall nochmal eine Frage: wenn ich eine Hupe betätige, braucht der Schall ca. 350 m/s bis er beim Rezipienten ankommt. Wenn ich in einem bewegten System mit der Geschwindigkeit x m/s eine Hupe betätige, hat der Schall dann die Geschindigkeit 350 m/s + x ?
Grüße,
Chrizz
Lichtgeschwindigkeit
Was halten Sie eigentlich von den Ergebnisse der Versuche von Nimtz?
Hallo,
Zum Schall nochmal eine Frage: wenn ich eine Hupe betätige,
braucht der Schall ca. 350 m/s bis er beim Rezipienten
ankommt. Wenn ich in einem bewegten System mit der
Geschwindigkeit x m/s eine Hupe betätige, hat der Schall dann
die Geschindigkeit 350 m/s + x ?
Nein, eben nicht. Der Schall breitet sich im Medium mit konstanter Geschwindigkeit aus. Für den in Bezug zu diesem Medium ruhenden Beobachter hat der Schall daher genau die gleiche Geschwindigkeit, egal wie schnell sich der „Absender“ bewegt.
Für den Piloten im Flugzeug, dass mit 300 m/s fliegt, bewegt sich der Schall nach vorne aber nur mit 50 m/s. Der Geschwindigkeit der Schallwellen ist also vom Beobachter abhängig. Beim Licht ist das gänzlich anders. Sowohl für den Absender des Lichts der mit 300 m/s fliegt bewegt sich das Licht mit c als auch für den ruhenden Beobachter. Das geht im Rahmen der klassischen Physik gar nicht, weil das dort zu einem Widerspruch führen würde. Wir wissen aber dass es so ist, weil wir das ja so messen und beobachten können. Erst wenn man sich vom Konzept des absoluten Raums und der absoluten Zeit verabschiedet, lässt sich das ganze erklären und überhaupt widerspruchsfrei abbilden.
vg,
d.
Was halten Sie eigentlich von den Ergebnisse der Versuche von Nimtz?
Das steht im vollen Einklang zu dem, was wir über die Lichtgeschwindigkeit wissen. Die Relativitätstheorie besagt nur, dass keine Informationsübertragung schneller als mit Lichtgeschwindigkeit erfolgen kann. Bei diesen Versuchen wurde keine Information mit Überlichtgeschwindigkeit übertragen, daher ist das keine große Sache.
vg,
d.
Hallo!
Also gut: Zur Beantwortung dieser Frage habe ich mir einen 15jährigen Glenfarclas eingeschenkt. Auf die Zigarre verzichte ich als Nichtraucher dankend und als Anrede ist mir das Du in Internetforen dann doch am liebsten. 
Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt c(Schall)=340 m/s.
Nehmen wir an, die Schallquelle bewegt sich mit der Geschwindigkeit vQ und der Empfänger mit der Geschwindigkeit vE.
Dann gilt für die Schallgeschwindigkeit folgendes:
Ein Beobachter, der relativ zu der Luft ruht, misst die Schallgeschwindigkeit c(Schall) unabhängig von der Richtung und der Bewegung der anderen beiden.
Der bewegte Empfänger misst für die Schallgeschwindigkeit in Flugrichtung c(Schall) - vE und gegen die Flugrichtung c(Schall) + vE. Die Geschwindigkeit der Schallquelle vQ spielt für die Schallgeschwindigkeit für niemanden eine Rolle.
Bei Licht gibt es kein Ausbreitungsmedium. Auch hier hängt die Geschwindigkeit nicht von der Geschwindigkeit der Quelle ab. Das ist eine der beiden Voraussetzungen der Speziellen Relativitätstheorie. Die andere: Alle Bezugssysteme („Inertialsysteme“) sind gleichberechtigt. Das bedeutet, dass auch in allen Bezugssystemen die Lichtgeschwindigkeit den gleichen Wert c haben muss. Damit das zu keinem Widerspruch führt, müssen die Zeit- und Wegmaßstäbe der beiden Beobachter unterschiedliche Längen haben. Das ist das ganze Geheimnis hinter der speziellen Relativitätstheorie.
Wenn die Zeitmaßstäbe unterschiedlich lang sind, dann bedeutet das, dass „Gleichzeitigkeit“ nicht für alle Beobachter die gleiche Bedeutung haben. Schlimmer noch: Wenn man jeden Beobachter eine Kette von Ereignissen der Reihe nach ordnen lässt, kommen sie zu unterschiedlichen Ergebnissen. Das ist an sich nicht schlimm, wenn die Ereignisse nur räumlich genügend weit auseinander sind, dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen können (weil der Lichtweg zu lang ist).
Wäre nun Überlichtgeschwindigkeit möglich, dann könnte das Hier und Jetzt plötzlich durch Ereignisse bestimmt sein, die - je nach Betrachter - in der Vergangenheit oder in der Zukunft liegen. Die beiden Betrachter kämen zu unteschiedlichen Ergebnissen, was Ursache und was Wirkung ist. Das Schlagwort, das von den Philosophen dafür geprägt wurde ist die Kausalität. Verkürzt ausgedrückt meint man mit Kausalität, dass nur Ereignisse aus der Vergangenheit einen Einfluss auf die Gegenwart haben dürfen. Das ist nicht mit „Determinismus“ zu verwechseln. Der Determinismus meint, dass die Vergangenheit die Gegenwart und Zukunft eindeutig bestimmt. Dass das nicht so sein muss, hat die Quantenmechanik gezeigt. Dennoch glauben wir ganz felsenfest daran, dass unsere Welt wenigstens „kausal“ ist. Gäbe es Überlichtgeschwindigkeit, dann wäre sie es nicht mehr.
Natürlich kannst Du nun einwenden: Naja, vielleicht ist unsere Welt gar nicht kausal und die Relativitätstheorie wird eines Tages durch eine nicht-kausale Theorie abgelöst. Das kann man natürlich nie ausschließen, aber eine Welt, in der nichts schneller als das Licht ist, ist erheblich leichter vorzustellen, als eine Welt in der die Kausalität verletzt ist.
Für Nimtz ist es mir jetzt zu spät.
Gute Nacht,
Michael
Danke, ich glaube, nun wird es deutlich.
Grüße,
Chrizz
Was halten Sie denn von Mozarts 40. Symphonie als Informationsgehalt?
Grüße,
Chrizz