[Physik] Energieerhaltung und Gravitation



  • Hallo,

    ich wundere mich seit ein paar Tagen, wie das mit der Energieerhaltung und der Gravitation funktionieren kann. Normalerweise kann Energie ja nicht aus dem "Nichts" kommen (was afaik nicht einmal 100% korrekt ist, siehe Casimir-Effekt, zumindest deute ich das so) und auch nicht ins "Nichts" verschwinden. Ich frage mich allerdings, wie es der Gravitation möglich ist, Masse zu beschleunigen. Denn käme es zu einer Energieübertragung von Gravitation auf den zu bewegenden Körper, so müsste der gravitativ wirkende Körper selbst Energie verlieren. Allerdings geht ja von fast allem Gravitation aus und zwar dauerhaft und in alle Richtungen. Dann müsste sich ja alle Materie "auflösen" und in "Gravitationsstrahlung" übergehen.

    Wie kann die Gravitation also Körper in Bewegung versetzen, wenn keine Energie ausgetauscht wird? Woher kommt die Bewegungsenergie anderer Objekte?

    Ich muss dazu sagen, dass ich kein Physiker bin. Ich interessiere mich allerdings ein wenig für Astronomie und die dort nachvollziehbaren physikalischen Vorgänge. Beim Nachdenken kam ich dann auf dieses "Paradoxon".

    Falls jemand 'ne passende Antwort hat und die mit den Lesern teilen möge, wäre das sehr nett.



  • Wenn Du diese Frage beantworten kannst und Deine These mit Beobachtungen untermauern, wird Dir der Nobelpreis sicher sein. 🙂

    Man ist sich noch nicht mal sicher, ob es überhaupt zu einer Energiezuname des Systems kommt oder das System nur anders wahrgenommen wird (z.B. Krummung Raumzeit). Bis heute haben wir nur Theorien.



  • Knecht Purpecht schrieb:

    Ich frage mich allerdings, wie es der Gravitation möglich ist, Masse zu beschleunigen. Denn käme es zu einer Energieübertragung von Gravitation auf den zu bewegenden Körper, so müsste der gravitativ wirkende Körper selbst Energie verlieren. Allerdings geht ja von fast allem Gravitation aus und zwar dauerhaft und in alle Richtungen. Dann müsste sich ja alle Materie "auflösen" und in "Gravitationsstrahlung" übergehen.

    Dein "Problem" gibt es in jedem Feld, zB. in einem elektrischen. Da hast Du halt eine Ladung, die macht dir ein Feld, eine zweite Ladung wird in dieses Feld eingebracht, auf die wirkt nun eine Kraft und die Massen beschleunigen sich entsprechend. Dabei nehmen die Massen in den gegenseitigen Potentialfeldern immer niedrigere Energiezustände ein.

    So furchtbar geheimnisvoll ist das alles nicht und wenn man ein bißchen sauber mit den Begriffen von feldtheoretischen Theorien umgehen kann, dann passt das schon alles.



  • So furchtbar geheimnisvoll ist das alles nicht

    dafür, daß das Phänomen Gravitation angeblich nicht geheimnisvoll ist, wird das Gebiet aber ziemlich eifrig beforscht.

    hier mal ein paar Stichwörter: Quantengravitation, Graviton, kosmische Expansion, TOE



  • !rr!rr_. schrieb:

    So furchtbar geheimnisvoll ist das alles nicht

    dafür, daß das Phänomen Gravitation angeblich nicht geheimnisvoll ist, wird das Gebiet aber ziemlich eifrig beforscht.

    hier mal ein paar Stichwörter: Quantengravitation, Graviton, kosmische Expansion, TOE

    Hier geht es um ganz normale Newtonsche Mechanik die schon seit 200 Jahren abgehakt ist. Daniel E. hat Recht dass genau das gleiche Problem in der Elektrostatik existiert (oder sonst überall mit einem Zentralpotential).

    Der Körper hat halt von vornherein potentielle Energie. Fällt er durch das Gravitationsfeld der Erde und wird dadurch beschleunigt, verringert sich seine potentielle Energie in dem Maße, dass die Summe aus potentieller und kinetischer Energie konstant bleibt. Will der Körper seine potentielle Energie zurück, muss er Arbeit aufwenden um aus dem Potential nach oben zu klettern.

    Mit der allgemeinen Relativitätstheorie oder Krümmung der Raumzeit hat das hier garnichts zu tun, ganz zu schweigen von Kosmologie, Quantengravitation oder einer TOE. Mensch Leute, wenn hier nebenan einer nach structs fragt, antwortet ihr doch auch nicht gleich mit logischen Gattern.


  • Mod

    @Mr.Fister: +1 👍

    Man kann aber noch erwaehnen, dass, da die Gravitation durch eine Feldtheorie beschrieben werden kann, ein beschleunigtes System (also z.B. zwei umeinander kreisende Koerper) tatsaechlich Energie abstrahlen. Bloss furchtbar wenig, so dass es erst dannn auffaellt, wenn zwei schwarze Loecher oder aehnliches umeinander kreisen. Und die Energie waere dann natuerlich auch nicht weg, sondern steckt in der Strahlung und kann von anderen Systemen wieder aufgenommen werden.



  • Knecht Purpecht schrieb:

    Dann müsste sich ja alle Materie "auflösen" und in "Gravitationsstrahlung" übergehen.

    Genau das passiert doch auch, wenn mehr Energie durch Gravitation aufgenommen wird, als wieder abgegeben werden kann.
    Sowas nennt man dann ein Schwarzes Loch, welches durch Abgabe von Strahlung
    irgendwann wieder aufgelöst wird.



  • Mr.Fister schrieb:

    Hier geht es um ganz normale Newtonsche Mechanik die schon seit 200 Jahren abgehakt ist.

    der vom TE erwähnte Casimir-Effekt ist also seit 200 Jahren "abgehakt". Wer's glaubt ... 🙄



  • !rr!rr_. schrieb:

    Mr.Fister schrieb:

    Hier geht es um ganz normale Newtonsche Mechanik die schon seit 200 Jahren abgehakt ist.

    der vom TE erwähnte Casimir-Effekt ist also seit 200 Jahren "abgehakt". Wer's glaubt ... 🙄

    Der Casimir-Effekt hat mit dem vom OP genannten Problem nichts zu tun. Auch nicht, wenn OP ihn fälschlicherweise als Lösung vermutet bzw. nur am Rande erwähnt.



  • Hallo,

    die Antwort von Mr.Finster erklärt das Ganze ja recht gut. Den Casimir-Effekt habe ich auch nur erwähnt, weil Strahlung ja scheinbar doch aus dem Nichts entstehen kann. Mit der ursprünglichen Frage hatte das allerdings nichts zu tun, wurde auch nicht als eine mögliche Lösung angesehen.


  • Mod

    Noch ein kurzer Gedanke fuer den Threadersteller, damit er nicht dem naechstbesten Bauernfaenger ein Perpetuummobile abkauft: Die Bewegungsenergie der Platten beim Casimireffekt fehlt hinterher dem Vakuum zwischen den Platten. Das ist ja gerade genau der Effekt, der die Casimirkraft verursacht. Wenn du nun die Platten wieder trennen willst, dann musst du diese Energie wieder zufuehren. Oder anders gesagt: Du musst wieder gegen die Casimirkraft anarbeiten, um die Platten wieder zu trennen.

    Und wenn du nun an irgendwelche Tricks denkst, die Platten erst quer zu bewegen und dann zu trennen oder sie zu erhitzen, damit sie nicht mehr leiten: Rechne lieber erst nach, bevor du die Idee veroeffentlichst 🙂 .



  • das Phänomen Gravitation ist nach wie vor rätselhaft.

    Quantitative Aussagen über das meßbare Zusammenwirken von Feld, kinetischer und potentieller Energie erklären auf einer Meta-Ebene das meßtechnische Verhalten von Gravitation, aber nicht das Wesen der Gravitation.

    passender Vergleich: das Phänomen Bewußtsein ist rätselhaft, obwohl Nervenaktivität elektrisch und teils auch chemisch quantifiziert werden kann.


  • Mod

    Das klingt so überrascht. Die Wissenschaft nimmt gar nicht für sich in Anspruch, zu erklären, sondern nur, Messungen vorherzusagen. Wenn Gravitation sich quantitativ exakt so verhält, als würden Körper gerade Linien in einem gekrümmten Raum folgen*, dann ist es doch egal, was die metaphysische** Ursache dafür ist (die wäre bekanntlich intelligent falling), denn was immer diese Ursache ist, sie hat ja offensichtlich keine Relevanz für die Messergebnisse und ist daher reines Hirngespinst.

    *: Das eigentlich Problem ist, dass dies nicht kompatibel zu anderen wichtigen Theorien ist, weshalb beide nicht der Weisheit letzter Schluss sein können.
    **: Du verwendest meta genau umgekehrt zu seiner Bedeutung. Quantitative Messergebnisse sind hier nicht die Metaebene! Schubsende Engel sind die Metaphysik.



  • SeppJ schrieb:

    Quantitative Messergebnisse sind hier nicht die Metaebene! Schubsende Engel sind die Metaphysik.

    Hm? Metaphysik ist nicht die Metaebene der Physik, sondern einfach (ok, vielleicht nicht ganz so) das Kapitel, das bei Aristoteles nach dem über die Physik kam.



  • SeppJ schrieb:

    Wenn Gravitation sich quantitativ exakt so verhält, als würden Körper gerade Linien in einem gekrümmten Raum folgen*, dann ist es doch egal, was die metaphysische** Ursache dafür ist

    ja, aber erst dann, wenn das Verhalten 100% widerspruchsfrei zu allen derzeit möglichen Messungen ist.

    ist es aber nicht. Frage der kosmol. Konstante =0 oder >0, kosmische Expansion bspw.

    SeppJ schrieb:

    Du verwendest meta genau umgekehrt zu seiner Bedeutung.

    gut möglich, was empirische Wissenschaften angeht. Für meine Logik beginnt die Meta-Hierarchie bei den Naturphänomenen als "Ebene 0", und Quantifizierung ist für mich eine Metaebene.



  • Ich bin kein Physik experte...

    aber wo ist das Problem?

    Damit Gravitation ein Objekt (oder 2) beschleunigen kann müssen diese doch ersteinmal voneinander getrennt worden sein. Dabei wurde doch die Energie reingesteckt die beim aufeinanderzubewegen erzeugt wird.

    Damit steckt die Energie in der räumlichen Lage (Position) zueinander.

    Mal platt ausgedrückt 😃





  • Mal ne doofe Frage...

    Die Masse der kinetischen Energie (nach E=mc²) ist soweit ich weiss ja beobachtbar (zumindest die Trägheit, bei Experimenten in Teilchenbeschleunigern und so).

    Jetzt sollte aber einerseits die Energieerhaltung gelten, und andrerseits ist E=mc² wenn ich es richtig verstanden habe "universal", gilt also nicht nur für kinetische Energie.

    Frage: wo ist die Masse der potentiellen Energie zweier voneinander entfernter Massen die sich (noch, relativ zueinander) in Ruhe befinden?
    Also wo wirken sich die Trägheit und Anziehungskraft der potentiellen Energie aus?



  • Masse der kinetischen Energie

    Das hoert sich schon komisch an.



  • hustbaer schrieb:

    Mal ne doofe Frage...

    Die Masse der kinetischen Energie (nach E=mc²) ist soweit ich weiss ja beobachtbar (zumindest die Trägheit, bei Experimenten in Teilchenbeschleunigern und so).

    Jetzt sollte aber einerseits die Energieerhaltung gelten, und andrerseits ist E=mc² wenn ich es richtig verstanden habe "universal", gilt also nicht nur für kinetische Energie.

    Frage: wo ist die Masse der potentiellen Energie zweier voneinander entfernter Massen die sich (noch, relativ zueinander) in Ruhe befinden?
    Also wo wirken sich die Trägheit und Anziehungskraft der potentiellen Energie aus?

    So komisch finde ich das garnicht.

    Wenn Masse beschleunigt wird, erhöht sich die Masse. Die Bewegungsenergie ist in der Masse.

    Wenn aber zwei Massen, ich nenne es mal "Lageenergie", zueinander haben, wo ist diese Energie dann? Nur in der Lage zueinander?

    Wenn ich also einen Stein hochschmeiße, erhöht sich die Masse durch díe Bewegungsenergie. Wo ist (oder in welcher Form ist) aber diese Energie oben am Scheitelpunkt, wenn der Stein kurzzeitig anhällt, bevor er runterfällt?


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