Hat Energie ein Gewicht?
Die Frage mag eigenartig wirken, aber auch wenn es Energie in Form eines greifbaren Stoffes nicht gibt, so erzeugt diese ja dennoch Masse, soweit ich das verstanden habe. Also selbst Licht würde dann auch den Raum Krümmen und ein heises Objekt müsste mehr Masse haben als ein Kaltes, oder nicht?
Dennoch haben Photonen keine Ruhemasse, aber ein Gamma-Photon wäre ja dennoch irgendwie schwerer als ein mikrowellen-Photon, oder nicht?
Jetzt ist Masse aber so eine Sache, denn da gibt es ja noch die Ruhemasse, sind das nun verschiedene "Massen" oder wie kann man sich das vorstellen? Also Objekte mit einer Ruhemasse interagieren mit dem Higgs-Feld, Photonen aber z.B nicht, oder? Aber beides hat eine Masse, wenn auch keine Ruhemasse, dann müssten das doch 2 verschiedene Arten von Masse sein, jedoch beeinflusst beides den Raum.
Bei einem Gyroskop hat man gewisse Effekte, das verhält sich teilweise so, als hätte es eine weitaus größere Masse, aber nach aussen hin eben nicht, bis auf die leichte Erhöhung der Masse durch die Energie, welches dieses System hat, also haben wir hier auch wieder 2 unterschiedliche Arten der Masse.
Oder um es noch weiter auf den Punkt zu bringen: Masse und Ruhemasse, wie unterscheiden sich diese beiden? Verhält sich Ruhemasse immer wie Masse, oder umgekehrt, oder sind das 2 komplett unterschiedliche Dinge, aber warum heist dann beides Masse?
6 Antworten
Also Objekte mit Ruhemasse interagieren mit dem Higgs-Feld, Photonen aber z.B nicht, oder? Aber beides hat eine Masse, wenn auch keine Ruhemasse, dann müssten das doch 2 verschiedene Arten von Masse sein, jedoch beeinflusst beides den Raum.
Einstein hat dafür plädiert, unter "Masse" stets nur Ruhemasse zu verstehen. In vielen Sachbüchern für Physik wird dennoch auch heute noch von sog. "relativistischer Masse" gesprochen. Echte Physiker allerdings nennen sie heute "Energie".
Die Energie eines Objekts setzt sich zusammen aus seiner Ruhemasse und seiner Bewegungsenergie. Nur letztere ist relativ (so dass auch "Energie" eine relative Größe ist).
Was den Raum krümmt bzw. als gekrümmt erscheinen lässt, kann jede nur denkbare Form von Energie sein. Dass nur Ruhemasse den Raum krümme, ist falsch.
Masse und Ruhemasse, wie unterscheiden sich diese beiden? Verhält sich Ruhemasse immer wie Masse, oder umgekehrt, oder sind das 2 komplett unterschiedliche Dinge, aber warum heist dann beides Masse?
ANTWORT darauf:
Einstein hat (1948) dafür plädiert, unter der Masse eines Körpers seine Ruhemasse zu verstehen - und nichts sonst.
Daran hält man sich bis heute, siehe Wechsel im Wortgebrauch.
Die sog. relativistische (oder bewegte) Masse, von der manche sprechen, ist Summe aus der Bewegungsenergie und der der Ruhemasse des betrachteten Objekts entsprechenden Energie.
Quelle von Gravitation ist nicht nur Masse, speziell Ruhemasse, sondern ganz grundsätzlich jede Art von Energie.
- Masse [ = träge Masse = Ruhemasse ] ist ein Maß für die Trägheit, d.h. für den Widerstand eines Körpers hinsichtlich seines Bewegungszustandes: Je größer die Masse eines Körpers, desto mehr Kraft ist notwendig, ihn zu bremsen oder zu beschleunigen.
- Gewicht [ = schwere Masse = gravitative Masse ] ist ein Maß für die gravitative Anziehung zweier Körper (die proportional zur auf den Körper einwirkenden Gravitationskraft ist, im schwerelosen Raum also verschwindet).
Nur im gleichen Schwerefeld sind Masse und Gewicht zueinander äquivalent.
So hat z.B. ein Elektron immer und überall gleiche Masse, doch es wiegt umso weniger, je weiter es von der Erde entfernt ist.
So also muss man es verstehen, wenn man irgendwo liest, dass — bei geeigneter Wahl der Einheiten — träge Masse und schwere Masse stets gleich seien.
Siehe auch Einstein Online, wo gleich dreierlei Massenbegriffe unterschieden werden.
E=m*c^2 sagt doch schon alles. Energie und Masse sind Äquivalent. Das heißt, dass jede innere Energie eines Objekts zu seiner Masse beiträgt. Deshalb sind Photonen eben nicht masselos wie man vermutet hat, sie besitzt lediglich keine Ruhemasse, da sich ein Photon welches sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt in keinem Bezugssystem in Ruhe befindet.
Woran erkennt man, dass Licht eine Masse hat? Das erkennt man daran, dass zum einen Licht durch Gravitationsfelder abgelenkt werden kann und Arbeit verrichten muss um das Gravitationsfeld zu verlassen, das spiegelt sich in der Frequenz wieder.
Nehmen wir nun 2 baugleiche Schraubenfedern und drücken die eine zusammen. Obwohl es sich um 2 identische Federn handelt, wird die zusammengedrückte Feder nun geringfügig schwerer sein, in der Feder im zusammengedrückten Zustand mehr Energie steckt als bei der anderen Feder.
Auch ein geladener Akku ist geringfügig schwerer. aufgrund der geringen Energiemenge ist die Masse zwar unmessbar klein aber jede Energie trägt zur Masse des Körpers bei.
...aber warum heist dann beides Masse?
weil phyisklehrer gerne seit hundert jahren veralterte begriffe verwenden. daher meinen sie wenn sie "masse" sagen was anderes, als man in der physik meint wenn man "masse" sagt.
natürlich sind schüler dann verwirrt, wenn sie einerseits lesen dass photonen z.B. masselos sind, ihr lehrer aber dann wieder was anderes sagt.
masse in der physik ist:
"masse" bei physiklehrern ist
(in der physik sagt man dazu einfach "energie" (geteilt durch eine konstante)).
identisch sind die beiden nur für p=0.
Vieleicht sollten sich die Physiker einfach mal auf eine Definition einigen. ...
Die Physiklehrer haben doch aber auch Physik studiert, und wohl nicht vor hundert Jahren. Woher kommt dann dieser "Fehler"?
ich weiß es ehrlich nicht.
vielleicht lernt man das in der lehrerausbildung wirklich so (haben ja meist getrennte vorlesungen).
oder sie wissen es eh besser, aber der lehrplan zwingt sie dazu.
ich weiß es nicht.
Ich hätte jetzt gesagt, in der ersten Gleichung wird die Energie Impuls Invariante benutzt (um die Ruhemasse zu berechnen) und in der zweiten E = mc² mit m als dynamischer Masse. Ist das so falsch?
es ist nicht "falsch". wenn ich die temperatur geteilt durch eine konstante als "super zeit" definiere ist es auch nicht "falsch". genauso ist es es nicht "falsch" wenn ich die energie geteilt durch eine konstante "dynamische masse" nenne. oder wenn ich ein fahrzeug mit verbrennungsmotor und vier räder als "krasses fahrrad" definiere.
aber man darf sich halt nicht wundern wenn es dann verwirrung gibt. weil in der physik nämlich niemand die temperatur geteilt durch eine konstante als "(super) zeit" bezeichnet und auch generell niemand ein fahrzeug mit verbrennungsmotor und vier rädern als "(krasses) fahrrad"
und in der physik (und damit meine ich nicht den physikunterreicht oder populärwissenschaftliche bücher) bezeichnet eben niemand die größe E/c² als masse.
natürlich kann man das machen (und wird ja gemacht!). aber halt nicht wundern wenn dann wieder alle verwirrt sind.
Wenn alle Materie lediglich verklumpte Energie ist, dann hat auch Energie spätestens nach ihrer Verklumpung ein Gewicht. Streiten kann man darüber, bei welcher Erscheinungsform von Energie ein "Gewicht" meßbar ist. "Gewicht" ist lediglich der gemessene Unterschied zwischen den Gravitationskräften zweier Massen, die aufeinander einwirken.
vielleicht sollte man noch dazuschreiben, dass p der Betrag des Impulses ist (der in Ruhe null ist), nur um Rückfragen vorzubeugen.