Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Eclipse4:Dass du SRT und ART immer außen vor lässt nur mit klassischen Kräften und klassisch überlagerten Feldern rechnest kann nicht funktionieren.

Wie kommst du darauf, dass ich die SRT und die ART außen vor lassen würde und dass ich nur mit klassischen Kräften rechnen würde? F=dE/ds ist eine grundlegende mechanische Formel. Sie ist weder klassisch noch relativistisch. Sie ist schlicht grundlegend und gilt sowohl in klassischen als auch in relativistischen Szenarien.
Dass zwei bewegte Ladungen im selben Inertialsystem kein Magnetfeld sehen, ist auch weder klassisch noch relativistisch. Es ist ebenfalls grundlegend.
Zusätzlich sollte man wissen, dass klassische und relativistische Sichtweise keine Gegensätze sind, sondern sich lediglich ergänzen.

Eclipse4 schrieb:

Das führt ja gerade zum Widerspruch!

Nein, das führt nicht zum Widerspruch, sondern nur die klassische Beschreibung des gesamten Sachverhalts aus der Sicht eine relativ bewegten Laborsystems.

Eclipse4 schrieb:

Diese Tatsache wird natürlich in jedem Bezugsystem festgestellt (gemessen), nicht nur im eigenen Ruhesystem. 

Nein, die Lorentzkontraktion wird allein in jedem relativ dazu bewegten System festgestellt.

Allerdings ist die Beschleunigung eine delikate Frage, siehe Bells Paradoxon, es ist schlicht nicht möglich zwei Körper (in Reihe) gleichmäßig zu beschleunigen, da beide dabei den Abstand unterschiedlich messen. Um während der Beschleunigung und am Ende den gleichen Abstand wie vorher zu erhalten, wäre eine komplizierte Beschleunigung nötig. Insbesondere während der Beschleunigung müsste man ein Integral über den Abstand berechnen, und kein Beobachter würde aus seiner Sicht zustimmen.
Bei einer Beschleunigung orthogonal zum Abstand gibt es hingegen keinerlei Probleme.

Eclipse4 schrieb:

Die Tatsache der Beschleunigung ist ganz unabhängig vom Bezugsystem, in dem man sie zahlenmäßig ausdrückt. Der Betrag in m/s² darf sich in verschieden Inertialsystemen nicht unterschiedlich ergeben, wenn das Relativitätsprinzip gilt.

Da hast du die SRT komplett missversanden. Die Eigenbeschleunigung b ist immer größer als die beobachtete Beschleunigung a.
b∥ = γ³a
b⊥ = γ²a
Wenn eine Rakete konstant beschleunigt, misst es jeder andere Beobachter als kontinuierlich weniger beschleunigt. Beim Bremsen (negative Beschleunigung) umgekehrt.

Rainer Raisch schrieb:

Eclipse4 schrieb:

Die Tatsache der Beschleunigung ist ganz unabhängig vom Bezugsystem, in dem man sie zahlenmäßig ausdrückt. Der Betrag in m/s² darf sich in verschieden Inertialsystemen nicht unterschiedlich ergeben, wenn das Relativitätsprinzip gilt.

Da hast du die SRT komplett missversanden. Die Eigenbeschleunigung b ist immer größer als die beobachtete Beschleunigung a.
b∥ = γ³a
b⊥ = γ²a
Wenn eine Rakete konstant beschleunigt, misst es jeder andere Beobachter als kontinuierlich weniger beschleunigt. Beim Bremsen (negative Beschleunigung) umgekehrt.

Da hatte ich vielleicht vorschnell von der jeweils gleich festgestellten Relativgeschwindigkeit in m/s auf ebenfalls die gleiche Beschleunigung in m/s² geschlossen. Beschleunigung ist doch "nur" eine Geschwindigkeitsänderung. Allerdings pro Zeiteinheit, und da macht es vielleicht einen Unterschied mit welcher Uhr die festgestellt wird, weil sich die Uhren wechselseitig langsamer "sehen". Kann das sein?

Eclipse4 schrieb:

Da hatte ich vielleicht vorschnell von der jeweils gleich festgestellten Relativgeschwindigkeit in m/s auf ebenfalls gleiche die Beschleunigung in m/s² geschlossen. Beschleunigung ist doch "nur" eine Geschwindigkeitsänderung. Allerdings pro Zeiteinheit, und da macht es vielleicht einen Unterschied mit welcher Uhr die festgestellt wird, weil sich die Uhren wechselseitig wechselseitig langsamer "sehen". Kann das sein?

Ja, durchaus. Genau genommen geht es dabei um die asynchrone Veränderung der Gleichzeitigkeitsebene (in Beschleunigungsrichtung). Ein stabiles Objekt würde dabei ja der Uhrendesynchronisation unterliegen und wäre daher physischem Stress (Dehnung) ausgesetzt.

Allerdings dürfen wir das wohl beim Magnetismus außer Acht lassen, da wir hier nicht über die Bechleunigungsphase selbst reden, sondern das Endergebnis betrachten. Hierbei ändert sich die Dichte der Elektronen im Leiter (Laborsystem) nicht, und die Elektronen sehen nur ihrerseits die lorentzverkürzten Abstände der Ionenrümpfe, während der lorentzkontrahierte Abstand der Elektronen für die Metallionen egal ist.

Bei der Auflösung von Bells Paradoxon sieht man, dass die gleichmäßige Beschleunigung der Elektronen in Bezug auf das Laborsystem dazu führt, dass sich die Abstände der Elektronen im Laborsystem nicht verändern. Und genau das bedeutet, dass die Eigenabstände gedehnt wurden.

 

Rainer Raisch: Hierbei ändert sich die Dichte der Elektronen im Leiter (Laborsystem) nicht, und die Elektronen sehen nur ihrerseits die lorentzverkürzten Abstände der Ionenrümpfe, während der lorentzkontrahierte Abstand der Elektronen für die Metallionen egal is.

Die Dichte der Elektronen im Leiter ändert sich überhaupt nicht durch Lorentzverkürzung, da die Lorentzverkürzung lediglich ein Beobachtungseffekt ist und im Inertialsystem der sich bewegenden Elektronen nicht stattfindet.
In der Literatur findet man tatsächlich teilweise solche Erklärungen für das Auftauchen von elektrischen Feldern. Aber das ist grundsätzlich falsch. Die beobachteten Felder werden ausschließlich direkt durch die Bewegung von statischen elektrischen oder geführten magnetischen Feldern verursacht und niemals durch relativistische Kontraktion.

Wolfgang24-1 schrieb:

Beobachtungseffekt ist und im Inertialsystem der sich bewegenden Elektronen nicht stattfindet

Falsch. Die Dehnung ist ebenso real wie die Zeitdilatation (ZP). Ich habe oben noch ergänzt, es sollte nun verständlicher sein.

Wichtig ist bei diesen komplexen Betrachtungen immer, ein Bezugssystem zu finden, in dem die Konditionen so gut wie bekannt sind, dann lässt sich der Rest meistens relativ einfach widerspruchsfrei ableiten.

In unserem Fall ist die Dichte der Elektronen für das Verständnis zwar fast egal, vielmehr ist die veränderte relative Dichte der Ionen wichtig. Letztlich sind es aber beide Effekte, die kumulieren.

Wohlgemerkt muss man drei Effekte des Magnetismus unterscheiden:

relativ bewegte Einzelladungen
kollektive Ströme in Leitern
Rotation

Ich hatte zunächst nur den ersten Fall behandelt, hier ist der wechselseitig unterschiedliche Abstand der beiden Ladungen sowie die unterschiedliche Ebene der Gleichzeitigkeit wichtig. Da wir die physikalischen Gesetze klassisch immer aus der Sicht der Quelle betrachten, ergibt sich der Faktor aus der Sicht des Zielobjektes für 1/r² automatisch mit γ².

Bei Strömen in Leitern ist hingegen die relative Dichte der Ionenrümpfe dominierend.

Für die Rotation habe ich mir noch nichts überlegt.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Beobachtungseffekt ist und im Inertialsystem der sich bewegenden Elektronen nicht stattfindet

 

Falsch. Die Dehnung ist ebenso real wie die Zeitdilatation (ZP). Ich habe oben noch ergänzt, es sollte nun verständlicher sein.

Nein, denn das widerspricht der Relativität. Denn dann würde bereits die relative Bewegung eines Beobachters zu einer Kontraktion im beobachteten Objekt führen. Nach der Relativität macht es keinen Unterschied ob sich ein Objekt relativ zum Beobachter bewegt oder ob sich der Beobachter relativ zum Objekt bewegt.

Wolfgang24-1 schrieb:

Nein, denn das widerspricht der Relativität. Denn dann würde bereits die relative Bewegung eines Beobachters zu einer Kontraktion im beobachteten Objekt führen.

Das ist natürlich nicht der Fall. Aber für das beschleunigte Objekt ändert sich die Welt.
Handelt es sich jedoch bei dem beschleunigten Objekt um ein starres Objekt, dann hat es als veränderte Quelle ebenfalls Einfluss auf den Rest der Welt, bzw kann die Lorentzkontraktion eine andere Wirkung auf die Beobachter haben.

Wolfgang24-1 schrieb:

das widerspricht der Relativität

Das Problem bzw die Ursache ist dabei, dass jeder Punkt bzw Ebene des Objektes seine eigene Gleichzeitigkeitsebene hat, die bei Beschleunigung auseinanderdriften. Dies macht die Lorentzkontraktion bei der Beschleunigung physisch zum Stressfaktor.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Nein, denn das widerspricht der Relativität. Denn dann würde bereits die relative Bewegung eines Beobachters zu einer Kontraktion im beobachteten Objekt führen.

Das ist natürlich nicht der Fall. Aber für das beschleunigte Objekt ändert sich die Welt.
Handelt es sich jedoch bei dem beschleunigten Objekt um ein starres Objekt, dann hat es als veränderte Quelle ebenfalls Einfluss auf den Rest der Welt, bzw kann die Lorentzkontraktion eine andere Wirkung auf die Beobachter haben.

Wolfgang24-1 schrieb:

das widerspricht der Relativität

Das Problem bzw die Ursache ist dabei, dass jeder Punkt bzw Ebene des Objektes seine eigene Gleichzeitigkeitsebene hat, die bei Beschleunigung auseinanderdriften.

Zunächst sprechen wir hier nicht nur über beschleunigte Objekte sondern auch über gleichförmig bewegte Objekte. Für die ändert sich die Welt nicht im geringsten.
Die Lorentzkontraktion tritt nur bei der Beobachtung von sich bewegenden Objekten auf. Man kann es auch am Gamma Faktor sehen. Mit der Relativgeschwindigkeit v=0 ändert sich überhaupt nichts.
Es ist mir grundsätzlich ein Rätsel, wie die seltsame Auffassung, dass bewegte Objekte sich relativistisch zusammenziehen müssten, überhaupt hochkommen konnte. Wir bewegen uns doch alle. Beim Zusammenziehen würden wir dann alle kaputtgehen.

Wolfgang24-1 schrieb:

dass bewegte Objekte  sich relativistisch zusammenziehen müssten

Ich sprach insoweit immer von beschleunigten Objekten.

Beim Strom im Leiter betrachten wir nur diesen Endzustand und stellen fest, dass für die Elektronen (Beobachter) die Abstände der Ionen geschrumpft sind. Daher erfahren sie eine Anziehungskraft zu dem aus ihrer Sicht nicht mehr neutralen parallel verlegten Leiter.

Bei gegenläufigem Stromfluss überwiegt hingegen die beobachtete Kontraktion der Elektronen im parallelen Leiter, sie stoßen sich ab.

Rainer Raisch schrieb:

Wohlgemerkt muss man drei Effekte des Magnetismus unterscheiden:

relativ bewegte Einzelladungen
kollektive Ströme in Leitern
Rotation

Ich hatte zunächst nur den ersten Fall behandelt, hier ist der wechselseitig unterschiedliche Abstand der beiden Ladungen sowie die unterschiedliche Ebene der Gleichzeitigkeit wichtig. Da wir die physikalischen Gesetze klassisch immer aus der Sicht der Quelle betrachten, ergibt sich der Faktor aus der Sicht des Zielobjektes für 1/r² automatisch mit γ².

Bei Strömen in Leitern ist hingegen die relative Dichte der Ionenrümpfe dominierend.

Für die Rotation habe ich mir noch nichts überlegt.

Es gibt für den Magnetismus nur einen einzigen Effekt, und das ist der Effekt durch sich bewegende elektrische Felder. B=vxE/c². Diese sich bewegenden elektrischen Felder müssen dabei nicht einmal sichtbar auftreten. In einem Leiter kompensieren sich die Felder von Elektronen und Protonen vollständig. Aber weil sie sich relativ zueinander bewegen kompensiert sich die Bewegung der beiden elektrischen Felder nicht, und führt daher zum Magnetismus.

Wolfgang24-1 schrieb:

kompensiert sich die Bewegung der beiden elektrischen Felder nicht

Genau so ist es, es ist aber letztlich die Coulombkraft, die im Mantel des Magnetismus verbrähmt ist.
Es ist absolut faszinierend, dass sich diese Phänomene so einfach als Magnetismus beschreiben lassen.
Aber wir sprechen hier ja über die Ursache, und diese ist allein die Coulombkraft der Ladungen im Falle relativer oder kollektiver Bewegung.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

dass bewegte Objekte  sich relativistisch zusammenziehen müssten

Ich sprach insoweit immer von beschleunigten Objekten.

Beim Strom im Leiter betrachten wir nur diesen Endzustand und stellen fest, dass für die Elektronen (Beobachter) die Abstände der Ionen geschrumpft sind. Daher erfahren sie eine Anziehungskraft zu dem aus ihrer Sicht nicht mehr neutralen parallel verlegten Leiter.

Bei gegenläufigem Stromfluss überwiegt hingegen die beobachtete Kontraktion der Elektronen im parallelen Leiter, sie stoßen sich ab.

Das ist doch Unsinn. Die relativistische Kontraktion ist doch nicht richtungsabhängig und kann im Ruhesystem keinen Unterschied zwischen parallelen und anti-parallelen Strömen verursachen.

Wolfgang24-1 schrieb:

Die relativistische Kontraktion ist doch nicht richtungsabhängig

Doch, selbstverständlich, sie wirkt nur in Richtung der Relativbewegung. Aber ich sehe, Du meinst es anders:

Antiparallele Ströme erzeugen eine Lorentzkontraktion der Abstände der Elektronen, während parallele Bewegungen die Abstände der Elektronen aus gegenseitger Sicht unverändert lässt.

Natürlich mag die Flussgeschwindigkeit (Drift) unterschiedlich sein.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

kompensiert sich die Bewegung der beiden elektrischen Felder nicht
 

Genau so ist es, es ist aber letztlich die Coulombkraft, die im Mantel des Magnetismus verbrähmt ist.
Es ist absolut faszinierend, dass sich diese Phänomene so einfach als Magnetismus beschreiben lassen.
Aber wir sprechen hier ja über die Ursache, und diese ist allein die Coulombkraft der Ladungen im Falle relativer oder kollektiver Bewegung.
 

Warum gibt es dann keine magnetischen Monopole im Gegensatz zu elektrischen Monopolen? Und ein elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld um den den Leuter.

Gruß
Rudi Knoth

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Die relativistische Kontraktion ist doch nicht richtungsabhängig

Doch, selbstverständlich, sie wirkt nur in Richtung der Relativbewegung. Aber ich sehe, Du meinst es anders:

Antiparallele Ströme erzeugen iene Lorentzkontraktoin der Abstände der elektronen, während parallele Bewegungen die Abstände der Elektronen unverändert lässt.

Die Kraftwirkung zwischen Strömen ist aber senkrecht zu den Strömen. Trotz der Bewegung ändern sich die Abstände überhaupt nicht, da die Bewegungsrichtung ebenfalls senkrecht zu den Abständen ist.
Tut mir leid, aber die Argumentation wird nun etwas seltsam.

Wolfgang24-1 schrieb:

Trotz der Bewegung ändern sich die Abstände überhaupt nicht

Bei parallelen Strömen ist die Relativgeschwindigkeit der Elektronen in den beiden Leitern Δ.vs ≈ 0
Bei anitparallelen Strömen ist die Relativgeschwindigkeit hingegen Σ.vs ≈ 2·vs

Rudi Knoth schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

es ist aber letztlich die Coulombkraft, die im Mantel des Magnetismus verbrähmt ist.
Es ist absolut faszinierend, dass sich diese Phänomene so einfach als Magnetismus beschreiben lassen.
Aber wir sprechen hier ja über die Ursache, und diese ist allein die Coulombkraft der Ladungen im Falle relativer oder kollektiver Bewegung.

Warum gibt es dann keine magnetischen Monopole im Gegensatz zu elektrischen Monopolen?[/quote]
Na eben deshalb. Einzige Ursache sind letztlich die elektrischen Monopole der Ladungen. Ihre Bewegung führt zu Magnetismus, kann aber keine weiteren Monopole aus dem Hut zaubern. Als Nebeneffekt entstehen geschlossene, magnetische Feldlinien konzentrisch um eine bewegte Ladung herum.

Rudi Knoth schrieb:

Und ein elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld um den den Leuter.

Mit konzentrischen, geschlossenen Feldlinien um die "Achse" der Ladungsbewegung (Stromflussrichtung).

Ebenso entstehen nach Faraday geschlossene, elektrische Feldlinien um die Achse eines ändernden Magnetfelds. Der gerichtete, magnetische Fluss im Zentrum wirkt anscheinend so, als würden sich dort magnetische Monopole bewegen, die aber auch keine weiteren (elektrischen) Monopole aus dem Hut zaubern können, sondern lediglich ein elektrisches Feld ohne Quelle^^.

Rainer Raisch schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Trotz der Bewegung ändern sich die Abstände überhaupt nicht

Bei parallelen Strömen ist die Relativgeschwindigkeit der Elektronen in den beiden Leitern Δ.vs ≈ 0
Bei anitparallelen Strömen ist die Relativgeschwindigkeit hingegen Σ.vs ≈ 2·vs

Wir betrachten Anziehung und Abstoßung von Leitern im Ruhesystem der Leiter. Dort bewegen sich die Ladungsträger in beiden Richtungen gleich schnell.
Darüber hinaus würde nach der Hypothese der sich zusammenziehenden Ladungswolke eine andere Relativgeschwindigkeit lediglich zu einer anderen Kraft und nicht zur Umkehr der Kraftrichtung führen. Es bleibt dabei, dass es das Zusammenziehen der Ladungswolke nicht gibt.