Jena 2013 – wissenschaftliches Programm

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SYBM: Symposium Begriff der Masse

SYBM 1: Begriff der Masse

SYBM 1.1: Hauptvortrag

Dienstag, 26. Februar 2013, 11:00–11:30, HS 3

Gedankenexperimente zum Äquivalenzprinzip -- Ein Zugang zur Allgemeinen Relativitätstheorie — •Karl-Heinz Lotze — Universität Jena, Physikalisch-Astronomische Fakultät, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena

Um die Allgemeine Relativitätstheorie lehrbar zu machen, nähern wir uns ihr durch Gedankenexperimente an. Dabei steht das Äquivalenzprinzip, in dem die konzeptionell verschiedenen Begriffe der trägen und schweren Masse aufgehoben sind, im Mittelpunkt.

Wir behandeln die Schwerelosigkeit in einem frei fallenden Aufzug und in einem Erdsatelliten sowie, zusammen mit dieser, die Gezeitenwirkung der Gravitation.

Weiterhin erzeugen wir "künstliche Schwerkraft", indem wir eine Raumstation in Rotation versetzen. Dabei zeigen wir, daß diese künstliche Schwerkraft alle Eigenschaften der natürlichen hat. So erlebt ein Astronaut, der einen Apfel losläßt, dessen Bewegung als freien Fall. Hält er den Apfel fest, kann er nicht unterscheiden, ob die von ihm aufzuwendende Kraft erforderlich ist, um den Apfel abweichend von seiner Trägheitsbahn auf einer Kreisbahn zu halten oder um dessen Gewicht infolge der Schwerkraft äußerer Massen auszubalancieren (Äquivalenzprinzip).

Die Frage, welche Bedeutung die aus der Speziellen Relativitätstheorie bekannten Effekte in diesem Kontext haben, führt uns unter anderem auf die Vorhersage, daß der Gang von Uhren von deren Position in einem Schwerefeld abhängt.