Zusammenfassung
San: Bei unserem letzten Gespräch hast du ja festgestellt, dass der Gesamtimpuls eines Systems erhalten ist. Meinst du, dass es noch weitere solche Erhaltungsgrößen gibt?
Isaac: Das ist sicherlich möglich und eine interessante Überlegung. Dazu sollte ich ein möglichst einfaches System untersuchen, bei dem sich Geschwindigkeiten ändern.
Isaac nimmt mehrere verschieden große Stahlkugeln. Er platziert jeweils eine davon in Ruhe im Labor, wirft eine andere Kugel dagegen und beobachtet die Bewegung der Kugeln nach dem Zusammenstoß.
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Notes
- 1.
Es ist genau aus diesem Grund bei der Berechnung von Energien wichtig, immer in ein und demselben Bezugssystem zu bleiben. Wechselt man das Bezugssystem, dann ändern sich alle kinetischen Energien, so dass die Energieerhaltung scheinbar verletzt wird, aber innerhalb jedes einzelnen Bezugssystems ist die Energie erhalten.
- 2.
Ein ähnlicher Fall ist das Halten eines schweren Gewichts auf konstanter Höhe. Auch hier wird physikalisch gesehen keine Arbeit geleistet.
- 3.
Tatsächlich muss man, um die Bewegung aufrechtzuerhalten, dem Ball ständig ein wenig Energie zuführen, um Reibungskräfte zu überwinden, die den Ball abbremsen würden.
- 4.
Die Energie kann allerdings auch beispielsweise in einem Magnetfeld gespeichert werden.
- 5.
Falls die Moleküle aneinander gebunden sind, beispielsweise in einem Festkörper, wird ein Teil der Energie auch dadurch gespeichert, dass die Bindungen zwischen den Molekülen gedehnt werden oder schwingen, ähnlich wie bei einer Feder.
- 6.
Die erwähnten Maxwell-Gleichungen beschreiben den Elektromagnetismus.
- 7.
Dabei verwendet man die Äquivalenz von Energie und Masse, \(E=mc^2,\) mit der wir uns in Kap. 10 auseinandersetzen werden.
- 8.
Man kann natürlich argumentieren, dass mit Energie immer die Energie aller Teilchensorten gemeint ist, und dass sich deswegen konzeptionell nichts geändert hat, aber um die Energie eines Systems zu ermitteln, muss man wissen, welche Bestandteile man berücksichtigen muss.
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Bäker, M. (2019). Energie. In: Isaac oder Die Entdeckung der Raumzeit. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_5
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-57293-1_5
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Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg
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Online ISBN: 978-3-662-57293-1
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