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potentielle Energie 12 01. 2020 23:29 #63743

Wir haben gesehen, dass die Masse von zusammengesetzten Elementarteilchen (Protonen etc.) nur zu einem geringen Teil aus der Masse der Komponenten besteht, sondern zum größten Teil aus kinetischer und potentieller Energie dieser Teilchen.

Bei der kinetischen Energie ist das klar, bei der potentiellen Energie habe ich Probleme. Die potentielle Energie ist wegen der Energieerhaltung eingeführt. Ein Köper, der sich in einem Feld bewegt, verliert oder gewinnt kinetische Energie, die in die potentielle Energie geht. Die Summe bleibt gleich. Die potentielle Energie eines Körpers entspricht der Energie, die er gewinnen kann, wenn er bis zum Ursprung des Feldes fallen würde. Damit ist die p.E. um so größer, je weiter die Körper auseinander sind, und die Körper entsprechend länger im Feld beschleunigen können. D.h. eine Milchstrasse am Rande des Universums trägt stark zu meiner potentiellen Energie bei.

Nun kann man annehmen, dass die Kräfte aller Galaxien sich im wesentlichen aufheben. Deshalb folgendes Gedankenexperiment:
Erstens: Es gibt einen Testkörper, der von einem anderen angezogen wird.
Zweitens: der gleiche Testkörper wird von einem viel größeren Körper angezogen. Dieser Körper ist aber weiter weg, so dass die Kraft am Ort des Testkörpers gleich groß ist wie im ersten Beispiel.

Die potentielle Energie im zweiten Fall ist natürlich größer, da der Testkörper mehr kinetische Energie beim Fall gewinnen kann. Wenn die potentielle Energie größer ist, ist auch die Masse des Testkörpers durch dieses mehr an Energie größer als im ersten Fall.

Das erscheint mir kurious. Die Bedingungen am Ort des Testkörpers sind identisch, trotzdem ergibt sich eine unterschiedliche Massenzunahme.

Oder liegt hier ein Gedankenfehler vor?

Diese Beipiele gelten gleich für Gravitations- oder elektromagnetische Kräfte. Bei der starken und schwachen Kernkraft mag das anders sein, wegen der anderen Entfernungsabhängigkeit.

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potentielle Energie 13 01. 2020 01:02 #63750

Ja da hast Du schon Recht, das ist ähnlich wie bei der Bindungsenergie, aber doch nicht ganz so. Bindungsenergie bezeichnet ja genau den Teil der freigesetzt wird. Diese Diskussion hatten wir auch schon ein paar Mal hier, weil je nach Sichtweise auch die Energie bezeichnet wird, die erst später abgegeben werden könnte.
www.uwudl.de/forum/8-standardmodell/3447...ch-quarks.html#63045

Mit potentieller Energie wird meist ebenso die Energie bezeichnet, die ein Teilchen im Potential freigesetzt hat. Das ist die Bindungsenergie oder der Massendefekt. Allerdings besitzt es noch weitere restliche potentielle Energie, bis es auf dem Potential -c²/2 landet.

Diese "restliche potentielle Energie" setzt sich allerdings aus interner Energie also kinetischer und Masseenergie zusammen. Es ist daher ggf nicht besonders sinnvoll, diese als Energieart aufzuführen, wenn man in ein Teilchen hineinschaut, ohne dies zu erläutern. EDIT: zu positiver potentieller Energie siehe nächster Post.

Ich könnte mir aber vorstellen, dass in einem Teilchen Druckenergie oder so etwas ähnliches existiert, also die Bestandteile "mit Gewalt" zusammengehalten werden. Dies entspricht am ehesten manchen Umschreibungen. Und so könnte ich mir auch einen Potentialwall bildlich vorstellen. Das Potential im Inneren könnte daher höher als außerhalb sein und somit vielleicht als potentielle Energie bezeichnet werden, wie man es ja auch beim Pendel als positive Energie gegenüber der Nullstellung auffassen kann.

Aber das sind nur Erklärungsversuche, weil die potentielle Energie in einem gebundenen System im Normalfall als negativer Wert in die Energierechnung einfließt.
E = σ·γ·m
Epot = (σ-1)m < 0

Als Beispiel wie ich mir das vorstelle:
Bei einem Rad gibt es ja kein Gravitationspotential, hier ist σ=1, aber die Zugkräfte (Zentrifugalkraft) in der Konstruktion könnten eine positive Energie darstellen, kann ich mir zumindest vorstellen. Gedehnte chemische Verbindungen müßten eigentlich mehr Energie beinhalten als im Normalzustand, sonst wäre es ja nicht der Normalzustand, immer das was energetisch am günstigsten ist.

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potentielle Energie 13 01. 2020 02:08 #63752

Ergänzung:

Es gibt sehr wohl positive potentielle Energie, und wir bleiben natürlich dabei, das Nullpotential als Nullpotential zu behandeln.

Potentielle Energie wird frei, wenn man zB eine Masse in ein Gravitationsfeld bringt, oder wenn man eine Ladung in ein gegensätzliches Coulombfeld bringt.

Aber man muss Energie aufwenden, wenn man eine gleiche Ladung ins Coulombfeld bringen will, dies ist dann ein positives Potential.

Man kann daher zB für ein Elektron diese potentielle Energie berechnen, die hineingesteckt werden musste, um die Ladung dort zu versammeln, auch wenn diese natürlich unteilbar ist, aber rechnerisch beträgt diese Energie:

E = e²kC/2r

Sie hängt also naturgemäß vom Radius ab, in dem sich die gesamte Ladung befindet. Setzt man den klassichen Elektronenradius re ein, ergibt dies die halbe Ruhemasse des Elektrons.

E = e²kC/2re = 4.093552e-14 J = c²me/2

Ähnliches gilt natürlich auch für einzelne Protonen und für mehrere Protonen im Atomkern.

Ich nenne dies potentielle Selbstenergie, aber diese Energie wird gerne auch dem Coulombfeld zugeschrieben, das diese Ladung erzeugt.

wiki:
In der klassischen Physik versteht man unter der Selbstenergie einer Ladungsverteilung diejenige Energie, die erforderlich ist, um die Ladungsverteilung aus ursprünglich unendlich weit entfernten Bestandteilen zusammenzusetzen.

wiki:
Wie Körper besitzen Felder Energie (die Feldenergie), Impuls und auch Drehimpuls. Die Kraftwirkung zwischen zwei Körpern im leeren Raum wird dadurch erklärt, dass ein Feld diese Größen von einem Körper aufnimmt und sie auf den anderen Körper überträgt.
In diesem Sinne kann z. B. das elektrische Feld E¹ einerseits einfach nur als räumliche Verteilung der elektrischen Feldstärke angesehen werden, oder aber als eigenständiges nicht reduzierbares System.
Folgende Benutzer bedankten sich: Manfred S

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potentielle Energie 13 01. 2020 12:56 #63769

Ich halte nicht viel von negativer Energie. Wir hatten die Diskussion schon. Man kann Zitate finden für negative Energie und Zitate, die sagen, die kann es nicht geben.

Deshalb das einfache Beipiel. Ich habe zwei Körper, die sich anziehen. Wenn ich diese Körper auseinanderbringe muss ich Energie hineinstecken. Je weiter desto mehr. Diese zusätzliche Energie nennen wir potentielle und sie muss den Energieinhalt des Systems erhöhen und deshalb muss es schwerer werden.

Am Ort eines Körpers messe ich die Kraft,die wirkt. Sie ist gleich, ob wir einen kleinen Körper nah oder einen großen Körper weiter weg haben. D.h obwohl wir am Ort der Köper die gleichen Kraftverhältnisse haben, haben wir unterschiedliche potentielle Energien und damit unterschiedliche Massenzunahmen.

Woher weiß der eine Körper, wie weit der andere weg ist? Spukhafte Fernwirkung??

Edit: Oder gibt es ein Energiegedächnis seit dem Urknall? Da waren alle zusammen und alle Bewegungen seitdem finden sich saldiert in der potentiellen Energie des Universums.

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potentielle Energie 13 01. 2020 13:16 #63770

Manfred S schrieb: Ich halte nicht viel von negativer Energie. Wir hatten die Diskussion schon. Man kann Zitate finden für negative Energie und Zitate, die sagen, die kann es nicht geben.

Es gibt keine negative Energie, aber wenn man Energie abgibt, muss man sie vom Grundzustand abziehen. Daher wird die potentielle Energie als Merkposten mit einem negativen Betrag vermerkt. Die Wahl des Nullpotentials ist frei und es ist am sinnvollsten, dieses bei Unendlich also einer flachen Raumzeit anzusiedeln, dies entspricht der Sichtweise eines Objektes von sich selbst, egal in welchem Potential es sich befindet.

Manfred S schrieb: Am Ort eines Körpers messe ich die Kraft,die wirkt. Sie ist gleich, ob wir einen kleinen Körper nah oder einen großen Körper weiter weg haben. D.h obwohl wir am Ort der Köper die gleichen Kraftverhältnisse haben, haben wir unterschiedliche potentielle Energien und damit unterschiedliche Massenzunahmen.

Ja richtig, was ist das Problem dabei? Es kommt nicht auf die Kraft (Beschleunigung g) sondern auf das Potential an, das ergibt sich aus dem Integral Φ=∫g dr von r bis unendlich.
g = mG/r² = c²rs/2r²
Φ = -mG/r = -c²rs/2r
E/m = σ = ²(1-rs/r) = ²(1+2Φ/c²)

Manfred S schrieb: Woher weiß der eine Körper, wie weit der andere weg ist? Spukhafte Fernwirkung??

Dafür gibt es unterschiedliche Interpretationen:
Ein Gravitationsfeld
Die gekrümmte Raumzeit
Gravitonen

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potentielle Energie 13 01. 2020 14:54 #63771

ra-raisch schrieb: Ja richtig, was ist das Problem dabei? Es kommt nicht auf die Kraft (Beschleunigung g) sondern auf das Potential an, das ergibt sich aus dem Integral Φ=∫g dr von r bis unendlich.
g = mG/r² = c²rs/2r²
Φ = -mG/r = -c²rs/2r
E/m = σ = ²(1-rs/r) = ²(1+2Φ/c²)

Ja alles richtig, nur der Körper muss den Weg erst einmal nehmen und das Integral durchlaufen haben, um die potentielle Energie zu bestimmen.
ra-raisch schrieb:

Manfred S schrieb: Woher weiß der eine Körper, wie weit der andere weg ist? Spukhafte Fernwirkung??

Dafür gibt es unterschiedliche Interpretationen:
Ein Gravitationsfeld
Die gekrümmte Raumzeit
Gravitonen

Nichts davon gibt die Entfernung der Körper an.

Nein, das was ich im Edit schrieb, weil es mir erst dann klar wurde. Alle Körper waren einmal zusammnen mindesten im Urknall. D.h sie haben den Weg schon einmal durchlaufen. Die Situation zwei getrennte Körper hat immer eine Vorgeschichte - nämlich die Trennung der Körper.

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potentielle Energie 13 01. 2020 15:50 #63773

Manfred S schrieb: Ja alles richtig, nur der Körper muss den Weg erst einmal nehmen und das Integral durchlaufen haben, um die potentielle Energie zu bestimmen.

Nein, das muss er nicht, das ist für uns eine einfache Rechnung.

Manfred S schrieb: Nichts davon gibt die Entfernung der Körper an.

Das ist dann auch unwichtig:
In der Raumzeitkrümmung sind alle nötigen Informationen im Gradienten enthalten,
ebenso im Gravitationsfeld: jeder Punkt weist einen Vektor in Größe des hier gültigen g¹ auf.
Beim Gravitonenmodell wird die nötige Information durch die Gravitonen übermittelt genauso wie im em.Feld durch Photonen.

Manfred S schrieb: Edit: Oder gibt es ein Energiegedächnis seit dem Urknall? Da waren alle zusammen und alle Bewegungen seitdem finden sich saldiert in der potentiellen Energie des Universums.

Natürlich ändert sich die Energie eines Teilchens nicht lustig vor sich hin sondern bleibt seit immer und ewig bis immer und ewig erhalten und wird lediglich durch bestimmte Umstände geändert. Beim Potential ist es so, dass dieses immer örtlich berechnet werden kann, dazu muss man gar keine Historie betreiben. Die potentielle Energie entspricht immer exakt dem aktuellen Potential. Alle überschüssige Energie wird in kinetische Energie oder Wärme etc umgewandelt. Fehlende Energie muss zugeführt werden oder aus kinetischer Energie umgewandelt werden, sonst wird das höhere Potential ja gar nicht erreicht.

Aber vergiss nicht, dass die Festlegung des Nullpotentials letztlich willkürlich ist. Es geht genausogut mit einer E=0 und positiver potentieller Energie, nur harmoniert das dann nicht mehr mit der Sichtweise, die ein Objekt von sich selber hat.

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potentielle Energie 13 01. 2020 22:13 #63791

ra-raisch schrieb: In der Raumzeitkrümmung sind alle nötigen Informationen im Gradienten enthalten,
ebenso im Gravitationsfeld: jeder Punkt weist einen Vektor in Größe des hier gültigen g¹ auf.
Beim Gravitonenmodell wird die nötige Information durch die Gravitonen übermittelt genauso wie im em.Feld durch Photonen.

das bezweifele ich sehr. Die Entfernung im Gradienten? Darauf kommst Du wohl wegen der Winkelpeilung wie bei Entfernungsmessern. Doch die Gradienten hängen nicht nur von der Entfernung sondern auch von der Größe der Objekte ab. Das würde Fehler ergeben.
ra-raisch schrieb: Natürlich ändert sich die Energie eines Teilchens nicht lustig vor sich hin sondern bleibt seit immer und ewig bis immer und ewig erhalten und wird lediglich durch bestimmte Umstände geändert.

Da sind wir uns einig. Jetzt ist es nur ein kleiner Schritt zur Historie.

Beim Potential ist es so, dass dieses immer örtlich berechnet werden kann, dazu muss man gar keine Historie betreiben. Die potentielle Energie entspricht immer exakt dem aktuellen Potential. Alle überschüssige Energie wird in kinetische Energie oder Wärme etc umgewandelt. Fehlende Energie muss zugeführt werden oder aus kinetischer Energie umgewandelt werden, sonst wird das höhere Potential ja gar nicht erreicht.

Aber vergiss nicht, dass die Festlegung des Nullpotentials letztlich willkürlich ist. Es geht genausogut mit einer E=0 und positiver potentieller Energie, nur harmoniert das dann nicht mehr mit der Sichtweise, die ein Objekt von sich selber hat.

Genau das ist der Punkt. Am Testköper ist nicht das Potential bestimmend, sondern nur die Kräfte, die sich als Gradient des Potentials rechnen können. Das Potential ist nur eine Rechengröße und kann nicht Ursache einer potentiellen Energie sein. Energie ist absolut und nicht Nullpunktabhängig. "Mann" kann das Potential so festlegen, dass es der potentiellen Energie entspricht. Aber diese menschliche Festlegung kennt der Testkörper nicht. Ausserdem wird von uns diese Festlegung nicht am Ort des Körpers gemacht, sondern dadurch, dass wir die Kräfte bis zum Ursprung integrieren. Der Testkörper kann das nur, wenn er den Weg selbst durchläuft. Wie schon gesagt.

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potentielle Energie 13 01. 2020 22:20 #63792

Manfred S schrieb: das bezweifele ich sehr. Die Entfernung im Gradienten? Darauf kommst Du wohl wegen der Winkelpeilung wie bei Entfernungsmessern. Doch die Gradienten hängen nicht nur von der Entfernung sondern auch von der Größe der Objekte ab. Das würde Fehler ergeben.

Nein, es ist genau anders herum. Die Entfernung ist nur wichtig, um den Gradienten mit der Formel zu berechnen. Allein der Gradient macht die Beschleunigung aus.

∇Φ = g

Manfred S schrieb: Genau das ist der Punkt. Am Testköper ist nicht das Potential bestimmend, sondern nur die Kräfte, die sich als Gradient des Potentials rechnen können. Das Potential ist nur eine Rechengröße und kann nicht Ursache einer potentiellen Energie sein. Energie ist absolut und nicht Nullpunktabhängig. "Mann" kann das Potential so festlegen, dass es der potentiellen Energie entspricht. Aber diese menschliche Festlegung kennt der Testkörper nicht. Ausserdem wird von uns diese Festlegung nicht am Ort des Körpers gemacht, sondern dadurch, dass wir die Kräfte bis zum Ursprung integrieren. Der Testkörper kann das nur, wenn er den Weg selbst durchläuft. Wie schon gesagt.

Wenn sich ein Körper bei unendlich befindet, und auf ein Potential sinkt, dann gibt er diese potentielle Energie frei. Wenn ich einen Körper in einem bestimmten Potential erzeugen will, dann bedarf es auch nur dieser verminderten Energie (Gleichheit im Sinne der ART). Der Zustand des Körpers entspricht immer genau dem Potential, in dem er sich befindet. Egal wie er dorthin gekommen ist. Und die Festlegung des Potentials auf 0 oder c² oder -c²/2 ist eine ganz andere Sache, die ist dem Körper egal, die verändert nicht seine Energie sondern nur den Zahlenwert und die Bedeutung des Zahlenwertes.

In der Physik haben wir es immer mit Größen zu tun, die wir mit Dimensionen und Einheiten ausdrücken. Durch ein anderes Dimensionensystem etc verändert sich aber nicht die Größe sondern nur ihre Darstellung.

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potentielle Energie 13 01. 2020 22:38 #63793

ra-raisch schrieb: Wenn sich ein Körper bei unendlich befindet, und auf ein Potential sinkt, dann gibt er diese potentielle Energie frei. Wenn ich einen Körper in einem bestimmten Potential erzeugen will, dann bedarf es auch nur dieser verminderten Energie. Der Zustand des Körpers entspricht immer genau dem Potential, in dem er sich befindet. Egal wie er dorthin gekommen ist. Und die Festlegung des Potentials auf 0 oder c² oder -c²/2 ist eine ganz andere Sache, die ist dem Körper egal, die verändert nicht seine Energie sondern nur den Zahlenwert und die Bedeutung des Zahlenwertes.

Wenn der Körper aus der Unendlichkeit auf die Erde fällt, fühlt er auf der Erdoberfläche eine Kraft von 1 g. Seine potentielle Energie ist dann die Energie, die er noch gewinnen könnte, wenn er zum Erdmittelpunkt fallen würde. Wenn der Körper auf die Sonne zufällt, gibt es auch einen Punkt an dem die Kraft der Sonne gerade ein g ist. Sein potentielle Energie ist jedoch gewaltig größer, da er noch sehr viel weiter zur Sonne fallen könnte. Das kann er vor Ort aber nicht unterscheiden. Er kann nicht wissen, wie weit er noch fallen kann.

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potentielle Energie 14 01. 2020 13:16 #63816

Manfred S schrieb:

ra-raisch schrieb: Wenn sich ein Körper bei unendlich befindet, und auf ein Potential sinkt, dann gibt er diese potentielle Energie frei. Wenn ich einen Körper in einem bestimmten Potential erzeugen will, dann bedarf es auch nur dieser verminderten Energie. Der Zustand des Körpers entspricht immer genau dem Potential, in dem er sich befindet. Egal wie er dorthin gekommen ist. Und die Festlegung des Potentials auf 0 oder c² oder -c²/2 ist eine ganz andere Sache, die ist dem Körper egal, die verändert nicht seine Energie sondern nur den Zahlenwert und die Bedeutung des Zahlenwertes.

Wenn der Körper aus der Unendlichkeit auf die Erde fällt, fühlt er auf der Erdoberfläche eine Kraft von 1 g. Seine potentielle Energie ist dann die Energie, die er noch gewinnen könnte, wenn er zum Erdmittelpunkt fallen würde. Wenn der Körper auf die Sonne zufällt, gibt es auch einen Punkt an dem die Kraft der Sonne gerade ein g ist. Sein potentielle Energie ist jedoch gewaltig größer, da er noch sehr viel weiter zur Sonne fallen könnte. Das kann er vor Ort aber nicht unterscheiden. Er kann nicht wissen, wie weit er noch fallen kann.

Seine potentielle Energie ist jedoch gewaltig größer, da er noch sehr viel weiter zur Sonne fallen könnte. Das kann er vor Ort aber nicht unterscheiden. Er kann nicht wissen, wie weit er noch fallen kann

Könnte es nicht sein, dass der Ort, wo das g dem der Erdoberfläche entspricht, genau in einer solchen Entfernung zum Sonnenmittelpunkt liegt, dass der Zustand genau das berücksichtigt? Könnte das sogar innerhalb der Sonne sein?

Können Planckobjekte, mit einfacher Wechselwirkung bei Berührung, diskrete Erweiterungen der Standardphysik vereinfachen?

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Können Planckobjekte, mit einfacher Wechselwirkung bei Berührung, diskrete Erweiterungen der Standardphysik vereinfachen?

potentielle Energie 14 01. 2020 13:19 #63817

Manfred S schrieb: Er kann nicht wissen, wie weit er noch fallen kann.

Es ist richtig, dass die Energie nicht nur von g abhängt. Vereinfacht gesagt, hängt die Energie nur von Φ ab. Daher "weiß" jeder Körper, welche Energie er an jedem Punkt noch hat.

Stell es Dir lieber mittels Feldlinien vor. Die Dichte der Feldlinien hängt von der Entfernung UND von der Masse ab. Daraus ergibt sich das Potential und die Beschleunigung.

Wie das genau geht, weiß ich auch noch nicht, jedenfalls habe ich zu Photonen gelesen, dass diverse Eigenschaften nur mit 1/r abfallen, deren Dichte oder Aufenthaltswahrscheinlichkeit fällt aber mir 1/r².

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potentielle Energie 14 01. 2020 16:42 #63825

ra-raisch schrieb:

Manfred S schrieb: Er kann nicht wissen, wie weit er noch fallen kann.

Es ist richtig, dass die Energie nicht nur von g abhängt. Vereinfacht gesagt, hängt die Energie nur von Φ ab. Daher "weiß" jeder Körper, welche Energie er an jedem Punkt noch hat.
.

Die Energie hängt nicht nur vom Potential ab (das ja nur eine willkürliche Rechengröße ist. Der Körper spürt nur die Kraft, also den Gradienten des Potentials.), sondern auch von der Masse des Körpers. Also kann die Energie nicht im Potential bzw. im Feld stecken. Sie muss sozusagen im Körper stecken.

Die Energie muss auch irgendwo herkommen. Sie kommt daher, daß ein Körper im Feld angehoben wird und ihm dadurch potentielle Energie zugefügt wird. Was wir als potentielle Energie sehen ist daher die Summe der zugefügten und abgegebenen Energien seit dem Urknall.

Wobei wir ja schon mal diskutiert hatten, dass potentielle Energie durch die Ausdehnung des Raumes neu geschaffen wurde und nicht dem Energieerhaltungssatz unterlag.

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potentielle Energie 14 01. 2020 19:23 #63835

Manfred S schrieb: Also kann die Energie nicht im Potential bzw. im Feld stecken. Sie muss sozusagen im Körper stecken.

Völlig richtig.

Manfred S schrieb: Was wir als potentielle Energie sehen ist daher die Summe der zugefügten und abgegebenen Energien seit dem Urknall.

Mit dem Urknall hat das nichts direkt zu tun, Du kannst auch ein Teilchen durch Strahlung produzieren (genau gesagt mindestens zwei Teilchen) und genau so sind die (uns bekannten) Teilchen auch "lange" nach dem Urknall entstanden, von Photonen abgesehen.

Es hängt nur vom Nullpotential in der flachen Raumzeit ab. Erst danach kann das Teilchen durch seine eigene Gravitation oder durch fremde Potentiale wieder pot.Energie abgeben. So würde ich es zumindest logisch auftrennen.

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potentielle Energie 14 01. 2020 20:06 #63839

ra-raisch schrieb: Mit dem Urknall hat das nichts direkt zu tun, Du kannst auch ein Teilchen durch Strahlung produzieren (genau gesagt mindestens zwei Teilchen) und genau so sind die (uns bekannten) Teilchen auch "lange" nach dem Urknall entstanden, von Photonen abgesehen.

Es hängt nur vom Nullpotential in der flachen Raumzeit ab. Erst danach kann das Teilchen durch seine eigene Gravitation oder durch fremde Potentiale wieder pot.Energie abgeben. So würde ich es zumindest logisch auftrennen.

Auch ein Photon "sammelt" potentielle Energie, wenn es sich gegen ein Feld bewegt. Diese gibt es dann an beide Teilchen weiter.
Das Nullpotential ist - wie Du schon selbst sagtest - willkürlich festgelegt. Gemeint ist der Ort, an dem keine Kräfte herrschen, wie z.B im Mittelpunkt der Erde.

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potentielle Energie 14 01. 2020 20:14 #63840

Manfred S schrieb: Auch ein Photon "sammelt" potentielle Energie, wenn es sich gegen ein Feld bewegt.

Ja richtig, ganz genau. Genau genommen ändert sich die Energie des Photons gar nicht, es sieht nur blauer aus auf niedrigem Potential.

Manfred S schrieb: Das Nullpotential ist - wie Du schon selbst sagtest - willkürlich festgelegt. Gemeint ist der Ort, an dem keine Kräfte herrschen, wie z.B im Mittelpunkt der Erde.

Nein, das ist nicht richtig. Ein naheliegender aber dennoch Irrtum. Das Nullpotential hat nichts direkt mit den Kräften zu tun, sondern es ist ein eigenes skalares Feld Φ. Im Inneren der Erde sinkt das Potential Φ immer weiter bis zum Zentrum, während die Gravitationskräfte g¹m abnehmen und im Zentrum Schwerelosigkeit g=0 herrscht. Die Potentialwirkung Φ addiert sich skalar, die Beschleunigung g¹m addiert sich hingegen als Vektor und gleicht sich dort daher aus. Die Gravitationskraft g¹m ist der Gradient des Potentialfeldes g¹ = ∇¹ Φ und somit im Zentrum Null, egal welchen Wert Φ dort hat.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:26 #63850

ra-raisch schrieb: . Die Gravitationskraft g¹m ist der Gradient des Potentialfeldes g¹ = ∇¹ Φ und somit im Zentrum Null, egal welchen Wert Φ dort hat.

Ok Das Nullpotential ist für Dich nicht, wenn das Potential Null ist, sondern wenn sein Gradient null ist. Dann wären wir uns in dem Punkt ja einig.

Aber wie gesagt, das Potential ist für mich eine reine Rechengröße ohne physikalische Realität.

Edit Aber wenn das Nullpotential das Potential ist wo die Gradienten - also die Kräfte - Null sind, hat es doch sehr wohl was mit den Kräften zu tun.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:29 #63851

Manfred S schrieb:
Nun kann man annehmen, dass die Kräfte aller Galaxien sich im wesentlichen aufheben. Deshalb folgendes Gedankenexperiment:
Erstens: Es gibt einen Testkörper, der von einem anderen angezogen wird.
Zweitens: der gleiche Testkörper wird von einem viel größeren Körper angezogen. Dieser Körper ist aber weiter weg, so dass die Kraft am Ort des Testkörpers gleich groß ist wie im ersten Beispiel.

Die potentielle Energie im zweiten Fall ist natürlich größer, da der Testkörper mehr kinetische Energie beim Fall gewinnen kann. Wenn die potentielle Energie größer ist, ist auch die Masse des Testkörpers durch dieses mehr an Energie größer als im ersten Fall.

Das erscheint mir kurious. Die Bedingungen am Ort des Testkörpers sind identisch, trotzdem ergibt sich eine unterschiedliche Massenzunahme.


Der Potentialtrichter des größeren Körpers (Sonne) ist tiefer als der des kleineren Körpers (Erde). Die Lage des Probekörpers in diesen Trichtern bestimmt seine potentielle Energien. Der Gradient kann bei unterschiedlichen Abständen zum zentralen Körper problemlos gleich sein.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:37 #63852

Tee Fan schrieb: Der Potentialtrichter des größeren Körpers (Sonne) ist tiefer als der des kleineren Körpers (Erde). Die Lage des Probekörpers in diesen Trichtern bestimmt seine potentielle Energien. Der Gradient kann bei unterschiedlichen Abständen zum zentralen Körper problemlos gleich sein.

Aber woher weiß der Probekörper, wie tief er im Trichter ist, wenn die Situation und Kräfte an seinem Ort keinen Unterschied machen?

Wir hätten dann eine Fernwirkung, weil der Körper den gesamten Weg zur Sonne mit berücksichtigen müsste, was nicht geht..

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:43 #63853

Manfred S schrieb:

ra-raisch schrieb: . Die Gravitationskraft g¹m ist der Gradient des Potentialfeldes g¹ = ∇¹ Φ und somit im Zentrum Null, egal welchen Wert Φ dort hat.

Ok Das Nullpotential ist für Dich nicht, wenn das Potential Null ist, sondern wenn sein Gradient null ist. Dann wären wir uns in dem Punkt ja einig.

Nein, nein. Im Zentrum g=0 habe ich gesagt, nicht das Potentialfeld Φ.
Das Nullpotential ist dort, wo Φ=0 festgelegt wurde, also die flache Raumzeit.

Manfred S schrieb: Aber woher weiß der Probekörper, wie tief er im Trichter ist, wenn die Situation und Kräfte an seinem Ort keinen Unterschied machen?

Wie bereits mehrfach gesagt, es ergibt sich aus dem Potentialfeld Φ=Σ(m/r).
Wie dieses Feld zustandekommt, nach der Standarderklärung, weiß ich nicht. Ich stelle mir vor, dass es sich aus der Flussdichte der Eichbosonen ergibt, also beim Coulombfeld virt.Photonen und beim Gravitationsfeld virt.Gravitonen. Zumindest erscheint mir dies plausibel und scheint zu korrekten Ergebnissen zu führen.

Φ=0 bedeutet dann Null Gravitonen, also fern jeder Masse, naja die eigenen Gravitonen zählen aber auch. Φ=0 setzt natürlich absolute Leere voraus.

Wie man sich virt.Gravitonen vorstellen soll, ist eine andere Frage. Reale Gravitonen sind hypothetisch und in meinen Augen vorerst ein Synonym für Gravitationswellen.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:53 #63856

Ich will noch einen draufsetzen. Wenn wir einen Körper teleportieren könnten und in ein Feld oder auch weit entfernt von einem Körper hinbewegen, dann müssten wir ihm die Differenz der potentiellen Energie zwischen seinem alten Ort und dem neuen Ort mitgeben. Sonst wäre das ein Verstoß gegen die Energieerhaltung.

Viel Arbeit für dich Gucky! :-)

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:56 #63857

ra-raisch schrieb: Nein, nein. Im Zentrum g=0 habe ich gesagt, nicht das Potentialfeld Φ.
Das Nullpotential ist dort, wo Φ=0 festgelegt wurde, also die flache Raumzeit.

Manfred S schrieb: Aber woher weiß der Probekörper, wie tief er im Trichter ist, wenn die Situation und Kräfte an seinem Ort keinen Unterschied machen?

Wie bereits mehrfach gesagt, es ergibt sich aus dem Potentialfeld Φ=Σ(m/r).
Wie dieses Feld zustandekommt, nach der Standarderklärung, weiß ich nicht. Ich stelle mir vor, dass es sich aus der Flussdichte der Eichbosonen ergibt, also beim Coulombfeld virt.Photonen und beim Gravitationsfeld virt.Gravitonen. Zumindest erscheint mir dies plausibel und scheint zu korrekten Ergebnissen zu führen.

Φ=0 bedeutet dann Null Gravitonen, also fern jeder Masse, naja die eigenen Gravitonen zählen aber auch. Φ=0 setzt natürlich absolute Leere voraus.

Edit: Mist ich habe statt "abrechen" "senden" gedrückt.

Wir kennen in der Physik keine Fernwirkung. Deshalb lässt sich Physik auch so gut mit Differentialen beschreiben. Der Körper kann nur auf das reagieren, was er vor Ort findet. Das Feld vor Ort bestimmt seine Bewegung. Die Potentielle Energie berechnet sich aber aus dem ganzen Weg zur Sonne.

Das wäre nicht weiter schlimm, wenn es nur eine Rechengröße von uns Menschen wäre, die vorhersagt wieviel Energie der Köper beim Fallen gewinnen kann. Aber da sie zur Energie und damit zur Masse beträgt, hat sie physikalische Realität. - und sie sichert vor allem die Energierhaltung.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:56 #63858

Manfred S schrieb: dann müssten wir ihm die Differenz der potentiellen Energie zwischen seinem alten Ort und dem neuen Ort mitgeben.

Ich vermute das soll eine Frage sein, wo die Energie hingeht? Die würde unmittelbar frei werden, also entweder abgestrahlt oder als Erwärmung zutage treten.

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potentielle Energie 14 01. 2020 21:58 #63859

Manfred schreibt:

Aber woher weiß der Probekörper, wie tief er im Trichter ist, wenn die Situation und Kräfte an seinem Ort keinen Unterschied machen?

Ich versuche mich mal. Der Körper weiß mit Sicherheit gar nichts, auch wenn das nur eine Allegorie ist. Anders wäre doch an sich ein Verharren von Körpern im Lagrange-Punkt nicht denkbar. Ein Körper hat gewissermaßen keine Zukunftsplanung und befindet sich immer in der Eigenzeit bzw. in seiner konkreten Situation und bewegt sich nach seiner infinitesimal nächsten Situation. Meiner Ansicht nach beschreibt das Gaßner in der Reihe AzS in einer Folge, in der es darum geht, woher der Körper weiß, wohin er als nächstes soll. Die Entscheidung fällt nur unmittelbar in seiner Eigenzeit und vor Ort. Ansonsten würde ein Körper nur bei instantaner Übertragung wissen, wie er seine Bahn halten soll. Spätestens seit Einstein wissen wir jedoch, dass es Instantanität nicht gibt. Tatsächlich wurden auch schon die Folgen der Nicht-Eigenzeit errechnet. Die Erde würde z.B. in einer zunehmend schnelleren Wendel in die Sonne stürzen. Von seinem Potenzial kann der Körper daher nichts wissen. Sicher eine interessante Frage, inwieweit im unmittelbaren Bezug eines Körpers sein Potenzial einzuschätzen ist. Letztlich hat er das nicht auch aus sich selbst, sondern nur vermittelt?


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potentielle Energie 14 01. 2020 22:01 #63860

D.Rajic schrieb: Sicher eine interessante Frage, inwieweit im unmittelbaren Bezug eines Körpers einzuschätzen ist. Letztlich hat er das nicht auch aus sich selbst, sondern nur vermittelt?

Alles klar, die Frage, wie es funktioniert bleibt. Und die wird herkömmlich durch ein bestehendes Feld oder mit Einstein durch die Raumzeitkrümmung erklärt.

Was beide aus meiner Sicht nicht erklätren, ist, wie das Feld gebildet oder die Raumzeit gekrümmt werden. Beides läßt sich durch virt.Gravitonen erklären, für mich nicht mehr und nicht weniger als ein Synonym für eben genau diese Wirkungsweise, bzw Informationsvermittlung.

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potentielle Energie 14 01. 2020 22:03 #63861

Manfred S schrieb: Ich will noch einen draufsetzen. Wenn wir einen Körper teleportieren könnten und in ein Feld oder auch weit entfernt von einem Körper hinbewegen, dann müssten wir ihm die Differenz der potentiellen Energie zwischen seinem alten Ort und dem neuen Ort mitgeben. Sonst wäre das ein Verstoß gegen die Energieerhaltung.


Wenn ich einen Körper vom Boden aufhebe und auf einen Tisch lege, dann muss ich dazu Arbeit verrichten. Diese Arbeit muss ich verrichten, egal auf welchem Weg ich den Körper bewege (ggf. zusätzlich nötige kinetische Energie mal außen vor gelassen). Daher müsste man beim Teleportieren (wenn es das gäbe) zusätzliche Energie aufwenden, um einen Körper auf einen Ort mit höherem Potentialwert zu portieren.

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potentielle Energie 14 01. 2020 22:05 #63862

ClausS schrieb: Daher müsste man beim Teleportieren (wenn es das gäbe) zusätzliche Energie aufwenden, um einen Körper auf einen Ort mit höherem Potentialwert zu portieren.

Das ist sicher richtig, sonst geht der Körper am Zielort kaputt. Es ging aber um ein tieferes Potential, das wäre schon "gedanklich" möglich...

Wir müssen übrigens nicht teleportieren, es genügt ein Lichtstrahl. Dieser wird blauverschoben, er hat am Ziel im niedrigen Potential überschüssige Energie. Im hohen Potential genügt seine Energie nicht, um das übertragene Objekt herzustellen, er wurde rotverschoben.

Natürlich können wir den Beam energetisch ans Ziel anpassen und eben weniger oder mehr Energie übertragen, wie es am Zielort nötig ist.

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potentielle Energie 14 01. 2020 22:25 #63867

ClausS schrieb: Wenn ich einen Körper vom Boden aufhebe und auf einen Tisch lege, dann muss ich dazu Arbeit verrichten. Diese Arbeit muss ich verrichten, egal auf welchem Weg ich den Körper bewege (ggf. zusätzlich nötige kinetische Energie mal außen vor gelassen). Daher müsste man beim Teleportieren (wenn es das gäbe) zusätzliche Energie aufwenden, um einen Körper auf einen Ort mit höherem Potentialwert zu portieren.

Und das versuche ich doch die ganze Zeit klarzumachen. Die potentielle Energie eines Körper ist ihm vorher zugefügte Arbeit/kinetische Energie. D.h.sie ist die Summe aller Energien, die ihm vom Urknall an zugeführt wurden.

Aus seiner Position irgendwo im Feld kann er das nicht wissen. Das kann nur der Mensch berechnen in dem er seinen zukünftigen Weg vorwegnimmt. Für den Körper ist die Vorgeschichte ausschlaggebend.Edit: den Weg den er gehen wird hat er energetisch in der Vergangenheit schon mal umgekehrt genommen.

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potentielle Energie 14 01. 2020 22:39 #63870

Manfred S schrieb: Aus seiner Position irgendwo im Feld kann er das nicht wissen. Das kann nur der Mensch berechnen in dem er seinen zukünftigen Weg vorwegnimmt. Für den Körper ist die Vorgeschichte ausschlaggebend.Edit: den Weg den er gehen wird hat er energetisch in der Vergangenheit schon mal umgekehrt genommen.

Wenn Du so willst, ist das schon ok. Aber es ist nicht nötig. Ein Proton hat an einem bestimmten Punkt eben eine bestimmte Energie, sonst ist es kein Proton oder es ist angeregt. Wie gesagt, man kann Protonen herstellen und sie haben dann eben diese definierte Energie, sonst klappt es nicht. Überschüssige Energie wird abgestrahlt, andere Teilchen gebildet, in kinetische Energie verwandelt. Und ich gehe davon aus (wild geraten), dass es abgesehen von Antiteilchen und Impulserhalt, gar nicht ohne überschüssige Energie klappt.

Ich könnte das noch anhand der gefühlten Masse erklären.... die "gefühlte" Ruhemasse m ist in jedem Potential die gleiche....aber das macht vielleicht alles nur unnötig kompliziert, und erklärt ja nicht, warum das so perfekt funktioniert.

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