1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1 Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkungen
1 1 Der Ra m
1. Raum Zeit Materie Wechselwirkungen
1.1 Der Raum1.2 Raum und Metermaß1.3 Die Zeit1.4 Materie1.5 Wechselwirkungen
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1.1 Der Raum
Wi hWir sehen:Neben-,Über- undHintereinander von Gegenständen
Objektive Beschreibung des Ortes eines Gegenstandes erfolgt durch Satz von DREI Koordinaten.
Der GegenstandzHierzu braucht manein Koordinatensystem.
gz
yrr = (x, y, z)
(z.B. Kartesisches Koordinatensystem)
x
Doris Samm FH Aachen
(z.B. Kartesisches Koordinatensystem)
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
Frage: Wo stell‘ ich das Koordinatensystem hin?Antwort: In ein Bezugssystem
Zentrum JupiterRuhendGleichförmig bewegtBeschleunigt
Beispiele
Zentrum der FHMein Auto, .....
Beschleunigt
Fragen: Sind die physikalischen Gesetze unabhängig:
1. Von der Wahl des Koordinatensystems ?1. Von der Wahl des Koordinatensystems ?
2 V d W hl d B t ?
JA !
2. Von der Wahl des Bezugssystems?NEIN !
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
Frage: Hat der leere Raum eine absolute,eigenständige Bedeutung?
Antwort:
Klassische Physik: Ja!Identisch ?
Raum• Dreidimensionales Kontinuum
E ilt di klidi h G t i• Es gilt die euklidische Geometrie.• Er ist homogen.• Er ist isotrop.p• Er ist absolut.
( Diese Vorstellung ist im täglichen Leben ausreichend leider aber falsch (siehe SRT))
Doris Samm FH Aachen
( Diese Vorstellung ist im täglichen Leben ausreichend, leider aber falsch (siehe SRT))
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1.2 Raum und Metermaß
Basiseinheit der Länge: Das Meter (Definition)g ( )1 m = Strecke, die Licht im Vakuum
in einer Zeit von 1/299 792 458 s zurücklegt.
Beispiele für Abstände (Größenordnung):Fernste sichtbare Galaxie 1026 mZur Andromedagalaxie 1022 mZur Andromedagalaxie 1022 mZum nächsten Stern (Proxima Centauri) 1016 mDurchmesser der Erde 107 mDurchmesser der Erde 10 mGröße eines Menschen 100 mVirus 10-7 mVirus 10 mRadius eines Wasserstoffatoms 10-11 mRadius eines Protons 10-15 m
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1.3 Die Zeit
Man beobachtet:Man beobachtet: Nacheinander von Ereignissen
Man beobachtet nicht: (Kann man das überhaupt?)
Die Zeit steht still!
Zeit (klassische Vorstellung):• 1-dimensionales Kontinuum
Ä• Änderung des Geschehens• Hat 1 Richtung
t• Ist absolut (im täglichen Leben ausreichend, leider falsch (siehe SRT))
tNein, so nicht !
t
Doris Samm FH Aachen
( g ( ))
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
Zeitmessung im Wandel der Zeit (Beispiele)
Sonnenuhr Wasseruhr FeueruhrSonnenuhr Wasseruhr Feueruhr
V 3 000 J h V 1 000 J hVor 3 000 Jahren Vor 1 000 Jahren
Pendeluhr Atomuhr
Physikalisch technischenec sc eBundesanstalt (PTB)
Doris Samm FH Aachen
Vor 500 Jahren Beginn vor 50 Jahren
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
Zeitstandard und ZeiteinheitBasiseinheit der Zeit:1 Sekunde = Dauer von 9 192 631 770 Schwingungen
der Strahlung eines Übergangs von 133Cs
Genauigkeit: Δt/t = 10-15
Beispiele für Zeitintervalle (Größenordnung):
Lebensdauer des Protons >1039 sAlt d U i 1018Alter des Universums 1018 sMittlere Lebenserwartung 109 sLänge eines Tages 105 sLänge eines Tages 10 sLebensdauer eines Myons 10-6 sLebensdauer des instabilsten Teilchens 10-23s
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1.4 Materie
Festkörper, Flüssigkeiten, Gase
„Unsere“ Materiebesteht aus 3Elementarteilchen.
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
A fb M iAufbau gesamte Materie
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
1.5 Wechselwirkungen (fundamentale Kräfte)
Es gibt 4 (3) fundamentale Wechselwirkungen:• Gravitation (schwere Masse)• Gravitation (schwere Masse)• Elektromagnetische WW (elektrische Ladung)• Schwache WW (schwache Ladung)• Starke WW (starke Ladung)
Stärke der WW im Vergleich:Fstark >> Felektr >> Fschwach >> Fgravistark elektr. schwach gravi
Doris Samm FH Aachen
1. Raum-Zeit-Materie-Wechselwirkung Physik für Informatiker
Proton + Neutron Kern + Atom+ Molekül +
Große Massen
Neutron= Kern
p
Elektron=Atom
Atom+ Atom + ….= Molekül
Molekül + …= Festkörper
p
n ee
ElektromagnetischeStarke GravitationElektromagnetische Wechselwirkung
Starke Wechselwirkung
(Kernkraft)
Gravitation(Massenanziehung)
Doris Samm FH Aachen
Top Related