Relativitätstheorie relativ anschaulich

Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Visualisierung und Veranschaulichung der Relativitätstheorie.
Online-Artikel, Bilder, Filme und Bastelbögen von Ute Krausexterner Link und Corvin Zahnexterner Link (Institut für Physik, Universität Hildesheimexterner Link).

Relativitätstheorie relativ anschaulich

Schwarzes Loch

Schwarze Löcher und Reisen mit fast Lichtgeschwindigkeit haben für die meisten Leute eine besondere Faszination. Gleichzeitig gilt die dahinter stehende Theorie, die Relativitätstheorie von Albert Einstein, als abstrakt und schwer verständlich.

Ein Teil der Verständnisschwierigkeiten rührt daher, dass die Effekte der Relativitätstheorie einfach nicht der Alltagserfahrung entsprechen. Beispielsweise ist eine Relativbewegung ein alltäglicher Vorgang und jeder Mensch "weiß aus Erfahrung", dass damit weder eine Zeitdilatation noch eine Lorentz-Kontraktion verbunden ist. Fahrten mit halber Lichtgeschwindigkeit, die diese Fehleinschätzung korrigieren würden, kann man nicht selbst ausprobieren.

Ein geeigneter Ersatz sind jedoch Simulationen: Bilder, Filme und virtuelle Welten machen relativistische Flüge, Schwarze Löcher, kompakte Objekte und andere extreme Situationen in gewissem Sinne erfahrbar.

 

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1 May 2014 20:00 GMT
Neuer Beitrag: Sektormodelle - Ein Werkzeugkasten zur Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Teil 1: Gekrümmte Räume und Raumzeiten
Für die Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie in der Schule, im Grund- oder im Nebenfachstudium besteht das Anliegen, eine fachlich befriedigende Darstellung zu geben, die nicht mehr als Schulmathematik voraussetzt. Wir stellen in diesem Beitrag einen solchen Zugang vor. Das zentrale Werkzeug unserer Einführung sind sogenannte Sektormodelle, die gekrümmte Räume im Sinne des Regge-Kalküls durch eine Zerlegung in kleine, ungekrümmte Sektoren beschreiben, ähnlich der Triangulierung einer gekrümmten Fläche. Wir schildern einen Workshop für Schüler/innen und Studierende, in dem gekrümmte Räume anhand von Sektormodellen Schwarzer Löcher eingeführt werden. Wir beschreiben ferner die Erweiterung auf gekrümmte Raumzeiten. Raumzeitliche Sektormodelle setzen Grundkenntnissen der Speziellen Relativitätstheorie voraus. Sektormodelle - Ein Werkzeugkasten zur Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Teil 1: Gekrümmte Räume und Raumzeiten.

Weitere News im News-Archiv.

Überblick

Was finden Sie auf dieser Seite? Visualisierungen und Modellexperimente. Es geht darum, die Relativitätstheorie anschaulich zu machen.

Was finden Sie nicht? Die Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie, wie sie in Schul- und Lehrbüchern stehen.

Wo beginnen Sie am Besten zu lesen? Das Material auf dieser Site ist in drei große Themenbereiche gegliedert, die jeder einen oder zwei Hauptartikel als Einführung besitzen.

Mehr in: Überblick oder direkt in den folgenden Themenübersichten:

Visualisierung der Speziellen Relativitätstheorie

Die Lichtgeschwindigkeit ist mit knapp 300 000 km/s oder rund einer Milliarde km/h extrem viel größer als jede Geschwindigkeit in unserem Alltag.

In der Computersimulation können wir solche Bewegungen "erleben": Wir beobachten Objekte, die fast lichtschnell vorbeifliegen. Oder umgekehrt: Wir reisen selber mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und schauen uns dabei um.

Mehr in: Überblick Visualisierung der Speziellen Relativitätstheorie

Visualisierung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Die Allgemeine Relativitätstheorie ist die Theorie der Schwerkraft. Auch ihre besonderen Vorhersagen wie die Lichtablenkung erleben wir im Alltag nicht: Die Schwerkraft auf der Erde ist einfach zu schwach.

In der Computersimulation reisen wir zu Schwarzen Löchern und Neutronensternen. Bilder und Filme zeigen, was wir an diesen Orten starker Schwerkraft sehen würden.

Mehr in: Überblick Visualisierung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Modellexperimente in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Der zweite Schwerpunkt der Beiträge zur Allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Modellexperiment, mit dem der Begriff des "gekrümmten Raumes" anschaulich eingeführt werden kann.

Mehr in: Überblick Modellexperimente in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Projektbeschreibung und didaktisches Konzept

Das Projekt "Tempolimit Lichtgeschwindigkeit" ist ein Beitrag zur Didaktik der Relativitätstheorie. Es wird von der Arbeitsgruppe Physikdidaktik der Universität Hildesheim gestaltet.

Die Relativitätstheorie galt Anfang des 20. Jahrhunderts als eine der schwierigsten und abstraktesten Theorien überhaupt. Diese Einschätzung kommt etwa in Einsteins bekanntem Ausspruch "Woher kommt es, dass mich niemand versteht und jeder mag?" zum Ausdruck oder in der Anekdote über Sir Arthur Eddington, der auf die Bemerkung, er sei wohl einer der drei Männer in der Welt, die die Relativitätstheorie wirklich verstünden, erwidert haben soll, dass er nicht wisse, wer der Dritte sein möge.

Mehr in: Projektbeschreibung und didaktisches Konzept

Diverses

Galerie – Freie Bilder
Filmverzeichnis
Sektormodelle – Bastelbögen
Copyright
Häufig gestellte Fragen

Inhalt

Wie die einzelnen Beiträge zusammenhängen, ist im Überblick beschrieben. Kurze Inhaltsangaben zu den einzelnen Beiträgen finden Sie im ausführlichen Inhaltsverzeichnis.

Visualisierung der Speziellen Relativitätstheorie

Hauptartikel: Bewegung am kosmischen Tempolimit – Visualisierungen zur Speziellen Relativitätstheorie
Bewegung am kosmischen Tempolimit – Didaktisches Material
Der Ball ist rund
Aussehen relativistisch bewegter Objekte
Was Einstein noch nicht sehen konnte – Visualisierung relativistischer Effekte
Rollende Räder
Brightness and color of rapidly moving objects: The visual appearance of a large sphere revisited in English
Hauptartikel: Fast lichtschnell durch die Stadt
Animationen zur Relativitätstheorie
Beobachtungen bei Hochgeschwindigkeitsflügen
Beschleunigte Bewegung
Relativistischer Flug durch ein Gitter

Visualisierung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Hauptartikel: Reiseziel: Schwarzes Loch – Visualisierungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie
Reiseziel: Schwarzes Loch – Didaktisches Material
Schritt für Schritt ins Schwarze Loch
Flug durch ein Wurmloch
Light Deflection Near Neutron Stars in English
Der "richtige" Einsteinring
Interaktives Schwarzes Loch
Spiel mit dem Schwarzen Loch
Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße
Röntgenpulsare
Röntgenpulsare – Didaktisches Material
Vierdimensionales Ray-Tracing in einer gekrümmten Raumzeit

Modellexperimente in der Allgemeinen Relativitätstheorie

Hauptartikel: Sektormodelle - Ein Werkzeugkasten zur Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Teil 1: Gekrümmte Räume und Raumzeiten  NEU
Hauptartikel: Wir basteln ein Schwarzes Loch
Wir basteln ein Schwarzes Loch – Unterrichtsmaterialien zur Allgemeinen Relativitätstheorie
Wir basteln ein Schwarzes Loch – Making Of
Wir basteln ein Schwarzes Loch – Ein Workshop zur Allgemeinen Relativitätstheorie
Workshops zur Allgemeinen Relativitätstheorie im Schülerlabor Raumzeitwerkstatt an der Universität Hildesheim

Themenübergreifend

First-person visualizations of the special and general theory of relativity in English
Einstein on Tour – Eine Wanderausstellung zur Relativitätstheorie
Das Schülerlabor Raumzeitwerkstatt an der Universität Hildesheim

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AutorInnen: Ute Kraus, Corvin Zahn, Datum: 2014-10-30 14:34:21
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