Hallo!
Ich frag mich gerade, ob die Ausbreitung von einem Stoß instantan oder „nur“ mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.
Also, mal angenommen, ich hätte eine Stange, die sagen wir mal 5 Lichtjahre lang ist. Ich weiß nicht, ob sie am anderen Ende befestigt ist oder nicht.
Jetzt drücke ich. Was passiert? Kann ich jetzt erst mal fünf Jahre drücken, bevor irgendetwas passiert? Oder wie kann ich mir das vorstellen?
Viele Grüße,
Olaf
Hallo Olaf,
das wäre ja ein toller Trick zur Überwindung der Lichtgeschwindigkeit. Da kommt man aber nicht annähernd ran, die Grenze müsste vielmehr die Schallgeschwindigkeit sein. Die ist bei harten Stoffen natürlich höher, lt. Wikipedia für Diamant 18.000 m/s, also ca. 35 mal so hoch wie in Luft. Abgesehen davon würde ich bei 5 LJ lieber am Seil ziehen, eine Stange biegt sich doch durch 
.
Gruß, Zoelomat
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Hallo!
Ich frag mich gerade, ob die Ausbreitung von einem Stoß
instantan oder „nur“ mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.
Nein, die Ausbreitung erfolgt noch viel langsamer - nämlich mit der Schallgeschwindigkeit des Materials, aus dem die Stange besteht.
Also, mal angenommen, ich hätte eine Stange, die sagen wir mal
5 Lichtjahre lang ist. Ich weiß nicht, ob sie am anderen Ende
befestigt ist oder nicht.
Jetzt drücke ich. Was passiert? Kann ich jetzt erst mal fünf
Jahre drücken, bevor irgendetwas passiert? Oder wie kann ich
mir das vorstellen?
Wenn die Stange aus Stahl ist, wird es beispielsweise eine viertel Million Jahre dauern, bevor am Ende etwas passiert.
Guten Abend!
Ich frag mich gerade, ob die Ausbreitung von einem Stoß
instantan oder „nur“ mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.
Also, mal angenommen, ich hätte eine Stange, die sagen wir mal
5 Lichtjahre lang ist. Ich weiß nicht, ob sie am anderen Ende
befestigt ist oder nicht.
Jetzt drücke ich. Was passiert? Kann ich jetzt erst mal fünf
Jahre drücken, bevor irgendetwas passiert? Oder wie kann ich
mir das vorstellen?
Es geht darum, nach welcher Zeit eine geringfügige Bewegung des Stangenanfanges am Stangenende angelangt.
Ich hatte dazu eine Web-Site gemacht:
http://www.stange.de.tt/
und bin eigentlich der Ansicht, dass sich höhere Geschwindigkeiten als Schallgeschwindigkeit im Feststoff erreichen lassen.
Zur Sachlogik:
Erstmal muss diese Geschwindigkeit mindestens Schallgeschwindigkeit sein, da definitionsgemäss die kleinste Reaktion am Stangenende Gültigkeit für die Zeitmessung hat.
Zweitens können unterschiedliche Geschwindigkeiten erreicht werden, je nachdem, ob mit einem kleinen Hämmerchen oder mit einem Vorschlaghammer gegen den Stangenanfang gekloppt wird - andrerseits wird bei jedem Schlag nur Schallgeschwindigkeit bezüglich der Schallwellen-Übertragung ausgelöst, d.h. man kann auf jeden Fall Geschwindigkeiten erzielen, die höher als Schallgeschwindigkeit sind.
Drittens wäre es eine Vorgehensweise, das Stangenmaterial so widerstandsfähig zu machen, dass man einen maximalen Impuls auf den Stangenanfang geben kann - vielleicht gibt das doch Geschwindigkeiten im Bereich von „c“?!
MfG Gerhard Kemme
Guten Morgen!
Zunächst mal die Frage: Schon mal was von Linearer Kette oder gar elastischer Theorie des Festkörpers gehört? Ich muss gestehen, das ist bei mir auch schon ein paar Monate her, daher habe ich das nicht mehr genau im Kopf, aber soweit ich mich erinnern kann ist es laut dieser nicht möglich ein mechanisches Signal schneller als mit Schallgeschwindigkeit zu transportieren.
Nachzulesen ist dies z.B. im Kittel oder Ashcroft (mein Favorit) Festkörperphysik.
In einem Buch von einem Schröder zur speziellen Relativitätstheorie meine ich auch mal ein schönes Beispiel einer Stange gelesen zu haben, die mit Lichtgeschwindigkeit auf eine massive Wand prallt. Das andere ende bewegt sich dann nämlich noch eine ganze weile weiter, bevor die Information des stoppens es erreicht hat (kann sich ja nur maximal mit c ausbreiten) … und so bekommt man eine Stange in eine eigentlich zu kurze Garage.
Naja, so habe ich das in erinnerung … Details und eine exakte Rechnung sind dem Buch „Spezielle Relativitätstheorie“ von Ulrich Schröder (ich glaube so hieß der) zu entnehmen!
Unter vorbehalt von Denk und Rechenfehlern (eingedenk der Uhrzeit)
Gruß, Robert
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Hallo!
Es geht darum, nach welcher Zeit eine geringfügige Bewegung
des Stangenanfanges am Stangenende angelangt.
Ich hatte dazu eine Web-Site gemacht:
http://www.stange.de.tt/
und bin eigentlich der Ansicht, dass sich höhere
Geschwindigkeiten als Schallgeschwindigkeit im Feststoff
erreichen lassen.
Ich eigentlich nicht.
Mit Verlaub: Ich habe schon lange keinen größeren Unsinn hier gelesen. Wie kommst Du auf die Idee, dass Du der erste bist, der sich überlegt, wie man die Geschwindigkeit von Länswellen in einem Festkörper berechenen könnte?
Versuchs mal damit:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit
und zur Herleitung z. B.:
http://uni-ka.lanable.de/html/exphys5/exse22.htm
Zur Sachlogik:
Erstmal muss diese Geschwindigkeit mindestens
Schallgeschwindigkeit sein, da definitionsgemäss die kleinste
Reaktion am Stangenende Gültigkeit für die Zeitmessung hat.
Zweitens können unterschiedliche Geschwindigkeiten erreicht
werden, je nachdem, ob mit einem kleinen Hämmerchen oder mit
einem Vorschlaghammer gegen den Stangenanfang gekloppt wird -
andrerseits wird bei jedem Schlag nur Schallgeschwindigkeit
bezüglich der Schallwellen-Übertragung ausgelöst, d.h. man
kann auf jeden Fall Geschwindigkeiten erzielen, die höher als
Schallgeschwindigkeit sind.
Was will uns der Autor damit sagen?
Michael
der stoss darf jedoch zu keiner positionsveraenderung der stange kommen, weil sie sonst am pluto knickt…also hoechstens einen schlag geben, nicht mehr…da muss man schon realistisch bleiben.
Zweitens können unterschiedliche
Geschwindigkeiten erreicht
werden, je nachdem, ob mit einem
kleinen Hämmerchen oder mit
einem Vorschlaghammer gegen den Stangenanfang
gekloppt wird
Drittens wäre es eine Vorgehensweise,
das Stangenmaterial so
widerstandsfähig zu machen, dass man
einen maximalen Impuls
auf den Stangenanfang geben kann -
vielleicht gibt das doch
Geschwindigkeiten im Bereich von „c“?!
das ist eine gewagte these…
wenn ich das richtig verstehe, moechtest du den raum zwischen den atomen in der stange dazu benutzen, die schallgeschwindigkeit auf ueberschall zu bringen.
da muss ich erst mal drueber nachdenken…*gruebel*
Hallo,
wenn man sich überlegt, daß eine Stange nur ein Konglomerat aus Atomen ist, und die Atome wieder aus elektrischen Teilchen bestehen, die über die elektromagnetische Wechselwirkung interagieren, solch eine Stange also im wesentlichen leerer Raum ist, angefüllt mit elektromagnetischen Feldern, dann kann man sich die Frage selber beantworten.
Ein selbt noch so heftiger Schlag ans Ende der Stange wird also ein elektrodynamisches Feld erzeugen, welches sich maximal mit Lichtgeschwindigkeit entlang der Stange (und auch in andere Richtungen) fortpflanzen kann.
Wenn man die Stange aus Neutronium anfertigt, werden letztlich ähnliche Erwägungen zeigen, daß auch hier die Geschwindigkeit mit c begrenzt ist.
Gruß
Moriarty
In einem Buch von einem Schröder zur speziellen
Relativitätstheorie meine ich auch mal ein schönes Beispiel
einer Stange gelesen zu haben, die mit Lichtgeschwindigkeit
auf eine massive Wand prallt. Das andere ende bewegt sich dann
nämlich noch eine ganze weile weiter, bevor die Information
des stoppens es erreicht hat (kann sich ja nur maximal mit c
ausbreiten) … und so bekommt man eine Stange in eine
eigentlich zu kurze Garage.
Naja, so habe ich das in erinnerung … Details und eine
exakte Rechnung sind dem Buch „Spezielle Relativitätstheorie“
von Ulrich Schröder (ich glaube so hieß der) zu entnehmen!
…
Hallo,
bei ausreichender Geschwindigkeit kriegt man jedes Auto in eine zu kurze Garage, wozu braucht man da die Relativitätstheorie?
Gruss Reinhard
Moin,
Ich frag mich gerade, ob die Ausbreitung von einem Stoß
instantan oder „nur“ mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.Nein, die Ausbreitung erfolgt noch viel langsamer - nämlich
mit der Schallgeschwindigkeit des Materials, aus dem die
Stange besteht.
Ist das wirklich so? Ich glaube die Frage war doch nicht so gemeint, dass man eine Welle durch den Stab durchschickt, sondern dass man den ganzen Stab verschiebt. Das muss doch ein anderer Vorgang sein als die Schallausbreitung in einem Medium und auch viel schneller gehen, oder?
Olaf (ein anderer als der OP)
Hallo Olaf,
Nein, die Ausbreitung erfolgt noch viel langsamer - nämlich
mit der Schallgeschwindigkeit des Materials, aus dem die
Stange besteht.Ist das wirklich so?
Ja!
Ich glaube die Frage war doch nicht so gemeint, dass man eine Welle
durch den Stab durchschickt, sondern dass man den ganzen Stab verschiebt.
Bei einem sehr langen Stab gibt es nichts zu verschieben, weil das Ding eine riesige Masse hat. Wenn Du gegen das Ende eines sehr langen Stabes drücken würdest, würde sich das für Dich genauso anfühlen, wie wenn Du mit Deinem stählernen Füllfederhalter gegen die Außenwand eines Flugzeugträgers drücktest. Du kannst aber mit einem Hammer gegen die Stange und gegen die Flugzeugträgerwand klopfen – beides hat eine Wirkung, nämlich eine sich in dem Stahl fortpflanzende Schallwelle.
Das muss doch ein anderer Vorgang sein als die Schallausbreitung in
einem Medium und auch viel schneller gehen, oder?
Nein!
Gruß
Martin
Hallo!
Stimmt schon … das mit der Stange war auch eher ein Beispiel für Längenkontraktion … ist mir nur dazu eingefallen!
Gruß, Robert
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VIELLEICHT DOCH
drehen wir den spiess mal um…ziehen wir mal dran.
was wuerde passieren, wenn man unterhalb der dehngrenze bleibt, so dass es zu keiner plastischen verformung kommt?
mit welcher geschwindikeit wuerde sich die kraft fortbewegen? oder anders gefragt…wie lange wuerde es dauern, bis die kraft im stab ein minimum erreicht hat.
Nein.
Hallo,
drehen wir den spiess mal um…ziehen wir mal dran.
Es ist völlig egal, ob Du ziehst oder drückst. Das Ding ist nunmal elastisch und nicht starr. Und genau das hängt auch direkt mit der Schallgeschwindigkeit zusammen.
was wuerde passieren, wenn man unterhalb der dehngrenze
bleibt, so dass es zu keiner plastischen verformung kommt?
Dann ist es eine elastische Verformung. Nicht-Verformung gibt es nicht.
mit welcher geschwindikeit wuerde sich die kraft fortbewegen?
Mit Schallgeschwindigkeit.
oder anders gefragt…wie lange wuerde es dauern, bis die
kraft im stab ein minimum erreicht hat.
Wenn sich der ganze Stab nach der Beschleunigungsphase mit gleicher Geschwindigkeit bewegt.
Gruß
loderunner
Hallo,
bei ausreichender Geschwindigkeit kriegt man jedes Auto in
eine zu kurze Garage, wozu braucht man da die
Relativitätstheorie?Gruss Reinhard
Hallo,
das Auto wird relativ kurz und die Garage relativ etwas länger.
???
Gruß
Thomas
Experiment
Hallo,
mit welcher geschwindikeit wuerde sich die kraft fortbewegen?
Mit Schallgeschwindigkeit.
also jetzt nochmal konkret. Ein Stab mit 5 Lichtjahren Länge ist ja vielleicht etwas unpraktisch. Nehmen wir mal ein paar gleichlange Stäbe von einigen Metern Länge und aus unterschiedlichen Materialien, also Stahl, Glas, Holz, Kunststoff usw. Die Enden der Stäbe liegen auf Schaltern, und wenn man auf das jeweils andere Ende des Stabes drückt, wird der jeweilige Schalter betätigt, sodass man z.B. die Zeit messen kann. Die Stäbe sind also gewissermaßen Verlängerungen der Schaltknöpfe.
OK, die Frage ist ja jetzt klar: Man drückt gleichzeitig auf alle Enden der Stäbe. Gehen die Schalter nun alle gleichzeitig an oder je nach Schallgeschwindigkeit in den Stäben?
Und die Antwort?
Olaf
Nehmen wir mal ein paar
gleichlange Stäbe von einigen Metern Länge und aus
unterschiedlichen Materialien, also Stahl, Glas, Holz,
Kunststoff usw.
Man drückt gleichzeitig auf
alle Enden der Stäbe. Gehen die Schalter nun alle gleichzeitig
an
Nein.
oder je nach Schallgeschwindigkeit in den Stäben?
Ja.
Pro Meter beträgt die Verzögerung bei Stahl 196 µs, bei Holz 250 µs und bei Glas 189 µs. Die Differenzen liegen also im Bereich von rund 50 µs.
wenn ich also einen stab mit 100000 km/h aus der wand reise, kommt die information, dass die kraft zu gross ist fuer die wand, erst an, wenn der schall dort ist…ehm…waere, ankommen tut er ja nicht, der stab ist ja schon rausgerissen.
Hallo,
wenn ich also einen stab mit 100000 km/h aus der wand reise,
kommt die information, dass die kraft zu gross ist fuer die
wand, erst an, wenn der schall dort ist…ehm…waere,
ankommen tut er ja nicht, der stab ist ja schon rausgerissen.
Unsinn. Die Information, dass Du am Stab überhaupt ziehst, kommt nur mit Schallgeschwindigkeit am festen Ende an.
Und man zieht mit einer Kraft, nicht mit einer Geschwindigkeit. Erst die resultierende Beschleunigung führt zur Geschwindigkeit. Und das eben nicht in Nullzeit.
Gruß
loderunner