I10       Aufgaben und Anregungen

 

  1. Prüfen Sie die Zahlen in der letzten Spalte der Tabelle von I1 auf p.134, in dem Sie die entsprechenden Werte in Einsteins Formel (auf derselben Seite) einsetzen.

  2. Prüfen Sie die numerischen Behauptungen in den letzten Textzeilen zum Satelliten Hipparcos am Ende von I2 !

  3. In der Schwarzschild-Metrik ist der Durchmesser, multipliziert mit der Kreiszahl Pi, grösser als der entsprechende Kreisumfang. Daraus resultiert mit Epstein eine zusätzliche Perihelverschiebung in diejenige Richtung, in welcher der Planet umläuft (I1). Wie könnte man mit Papier eine Geometrie realisieren, in welcher der Kreisumfang grösser wäre als der Durchmesser mal Pi ? Was hätte das für Auswirkungen auf die zusätzliche Periheldrehung ?

  4. Zeigen Sie, dass der Wert von  α  =  G·M/c2 für die Sonne in den Einheiten ‘Lichtsekunden’ etwa  4.9261·10-6 beträgt. Welchen Wert hat die Gravitationskonstante G in diesen Einheiten ?

  5. Wir zeichnen den Querschnitt durch die aufgerollte Raumzeit wie im Abschnitt H5. Im Innern der Masse sollten wir einen Kugelausschnitt haben - und im Äussern? Für schwache Felder dürfen wir in guter Näherung annehmen, dass dort y nach einer Funktion vom Typ  y = a + b / x  abnimmt. Bestimmen Sie diejenige Lösung  f(x), bei welcher der Wendepunkt in (3/4) liegt ! Was bedeutet dann die x-Koordinate 3 physikalisch, und wie gross ist RS ? Handelt es sich wirklich noch um ein schwaches Feld ? Vergleichen Sie Uhren an der Oberfläche des Körpers mit solchen im OFF !

  6. Steigen Photonen in einem Gravitationsfeld auf, dann verlieren sie Energie. Werden sie dabei für einen Beobachter im OFF langsamer oder schneller ?

  7. Wieviele zusätzliche Sekunden sind im OFF verstrichen, wenn in Amsterdam gerade ein Jahrhundert vergangen ist? Berücksichtigen Sie die ART (Gravitation der Sonne und der Erde) und die SRT(Bahngeschwindigkeit der Erde).

  8. Bestimmen Sie aus dem mittleren Diagramm auf p.145 in I6 die Durchschnittsgeschwindigkeit des Flugzeuges während des 15-stündigen Fluges !

  9. (zu I4 p.143) Bestimmen Sie diejenige Relativgeschwindigkeit v , zu welcher eine Doppler-Frequenzverschiebung mit  ∆f / f  von  2.22·10-15 gehört.

  10. Die beinahe kreisförmigen Umlaufbahnen der NAVSTAR-GPS-Satelliten sind so gewählt, dass jeder Satellit während eines siderischen Tages die Erde genau zweimal umrundet.
    a)    In welcher Höhe über Meer kreisen diese Satelliten ?
    b)    Wieviele Nanosekunden gehen die Satellitenuhren pro Umlauf vor gegenüber einer Uhr auf 
           Meereshöhe am Äquator, wenn die Bahn über die Pole führt ?
    c)    Wie b), aber für eine Bahn in der Äquatorebene mit gleichem Drehsinn wie die Erde ?
    d)    Wie c), aber für die entgegengesetzte Umlaufrichtung ?

  11. Besuchen Sie die Seite  http://homepage.univie.ac.at/Franz.Embacher/Rel/ . Sie finden dort Lernprogramme zur SRT und zur ART. Arbeiten Sie einige davon durch - Sie sollten jetzt gut vorbereitet sein dafür!

  12. Laden Sie das Skriptum von Peter Breitfeld mit dem Titel “Grundzüge der Relativitätstheorie” herunter. Vielleicht gefällt Ihnen die etwas formalere Darstellung des Gegenstandes. Entgegen meiner ursprünglichen Vermutung ist er kein ‘Schüler’ von Horst Melcher [26].

  13. Lesen Sie den Artikel [44]  “Pulsare als kosmische Uhren” von M. Kramer in SuW 10/2006


Ein Einstein-Poster im Hintergrund wird durch eine der hochpräzisen Quarzkugeln, die im Experiment Gravity Probe B als Kreisel verwendet werden, ähnlich abgebildet wie von einer Sammellinse.

http://einstein.stanford.edu/      oder       http://einstein.stanford.edu/gallery/