• Erkenntnisgewinnung Fachmethoden wiederge­ben Fachmethoden nutzen
  • Kommunikation
  • Ringbeschleuniger HERA
  • Link-Ebene Physik Lehrplananbindung: 11. 3 Einblick in die Relativitätstheorie, Jgst. 11 Kompetenzen




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    Link-Ebene Physik

    Lehrplananbindung: 11.3 Einblick in die Relativitätstheorie, Jgst. 11

    Kompetenzen: Neben den Fachkenntnissen liegt der Schwerpunkt bei


    Erkenntnisgewinnung

    Fachmethoden wiederge­ben

    Fachmethoden nutzen

    Fachmethoden problembezo­gen auswählen u. anwenden

    Kommunikation

    Mit vorgegebenen Darstel­lungsformen arbeiten

    Geeignete Darstellungsformen nutzen

    Darstellungsformen selb­ständig auswählen u. nutzen

    Bewertung

    Vorgegebene Bewertungen nachvollziehen

    Vorgegebene Bewertungen beurteilen und kommentieren

    Eigene Bewertungen vorneh­men


    Ringbeschleuniger HERA
    Im Ringbeschleuniger HERA (Hadron-Elektron-Ring-Anlage) werden Protonen beschleunigt, bis sie eine kinetische Energie von ca. 900 GeV besitzen.

    1. Berechnen Sie auf klassische Art und Weise die Geschwindigkeit, die diese Elektronen besitzen müssten. Nehmen Sie Stellung zu ihrem Ergebnis. Wie lässt sich der vermeintliche Widerspruch auflösen?

    2. Berechnen Sie die Masse, die ein Elektron mit oben genannter Energie besitzt.

    3. Ermitteln Sie die tatsächliche Geschwindigkeit dieser Elektronen.

    Lösung:

    1. Klassisch: 
      Die Geschwindigkeit wäre größer als die Lichtgeschwindigkeit. Dies kann nicht sein. Das Proton bewegt sich mit so großer Geschwindigkeit, dass eine relativistische Rechnung notwendig wird. Mit einer großen Geschwindigkeit geht eine Erhöhung der Masse des Protons einher, was wiederum Auswirkungen auf seine kin. Energie hat. Dies wird in der klassischen Mechanik nicht berücksichtigt.





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