Lehrmittelsammlung MINT - außerschulische Projekte
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Relativität im Alltag heißt, dass etwas vom Betrachter abhängt. In der Physik heißt es, dass die genaue Form der Formel verschieden ist, je nachdem, ob man alles Dinge im selben oder in verschiedenen Koordinatensystemen beschreibt.

Will man eine Aufgabe lösen, sollte man also zunächst das Koordinatensystem festlegen. In diesem System gelten dann stets die gleichen Gesetze (d.i. das Äquivalenzprinzip: egal, welches System du wählst, es ist immer die gleiche Physik). ABER Wenn man ein anderes Koordinatensystem aus diesem gewählten eigenen Koordinatensystem betrachtet, dann ändern sich die Formel ein bißchen: Astronomen wissen das seit Jahrhunderten, denn sie transformieren ja dauernd vom Äquatorsystem ins Horizontsystem, also brauchten statt der Rektaszension aus dem gedruckten Sternkatalog den Stundenwinkel, um ihn am Teleskop einzustellen.

 

Dieses Phänomen kennen wir im Grunde auch aus dem Alltag:

Als wir mit der transsibirischen Eisenbahn von Krasnoyarsk nach Omsk fuhren, wurde uns von der Bahngesellschaft ein Sitzplatz zugeteilt. Im "Koordinatensystem" der Bahngesellschaft hatte ich z.B. während der eintägigen Fahrt also die ganze Zeit denselben Platz, z.B. Sitzplatz 14 im Wagen 31 dieses konkreten Zugs.

Aus Sicht unserer Freunde in Krasnoyarsk habe ich aber sehr wohl meine Ortskoordinate geändert: Ich befand mich auf dem Planeten Erde eben nicht mehr in ihrer Stadt (56° N, 92° 56' O), sondern in dem weiter westlich gelegenen Omsk (54° 58' N, 73° 23' O).

Bewegte Koordinatensystem in der Physik

In der speziellen Relativitätstheorie wies Einstein nach, dass bei den Trafos zwischen gleichmäßig gegeneinander bewegten Koordinatensysteme Längen und Zeiten verschieden gemessen werden.

Das rote Koordinatensystem (Abb. rechts) ist gegenüber dem schwarzen gleichmäßig bewegt. In jedem der beiden Systeme gilt die gleiche Physik (Äquivalenzprinzip), aber betrachtet man das eine aus dem anderen, ändern sich die Skalen.

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