Sektormodelle - Ein Werkzeugkasten zur Vermittlung der Allgemeinen Relativitätstheorie: III. Geodäten in der Raumzeit

Sektormodelle ermöglichen einen modellbasierten Zugang zur Allgemeinen Relativitätstheorie, der auf das Verständnis der geometrischen Konzepte abzielt und in seinen mathematischen Anforderungen nicht über Schulmathematik hinausgeht. Dieser Beitrag zeigt, wie die Bahnen von Licht und freien Teilchen auf einem raumzeitlichen Sektormodell konstruiert werden können. Als Beispiel dienen radiale Bahnen in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Wir beschreiben zwei Workshops zu den Themen gravitative Rotverschiebung sowie radialer freier Fall, die wir in dieser Form mit Bachelorstudierenden durchführen. Der Workshop zur Rotverschiebung setzt keine Kenntnisse der Speziellen Relativitätstheorie voraus; in dem Workshop zum freien Fall wird die Lorentztransformation als bekannt vorausgesetzt. Der Beitrag beschreibt auch eine vereinfachte Berechnung des verwendeten raumzeitlichen Sektormodells, die von Teilnehmer/innen selbstständig durchgeführt werden kann, falls sie mit der Minkowskimetrik vertraut sind.