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Raumzeit - Vlog der Zukunft, 8 falsche Mythen über Masse - Hat sich Einstein geirrt? (2018)

8 falsche Mythen über Masse - Hat sich Einstein geirrt? (2018)

Masse ist alltäglich, klar. Manchmal können wir nicht genug davon haben, meistens wollen

wir sie irgendwie loswerden. Aber wenn es um den physikalischen Begriff der Masse geht,

dann haben die meisten von uns ein paar falsche Vorstellungen, die in dieser Form teils sogar

an Unis gelehrt werden. Acht häufige falsche Annahmen über Masse zeigen wir euch heute.

Und nach diesem Video werdet ihr Masse-Experten sein. Ich bin Ronny, willkommen bei Raumzeit.

Klar, das wussten die meisten von euch. Masse

hat zwar die SI-Einheit Kilogramm, darf aber nicht mit dem Gewicht eines Objekts verwechselt

werden. Nehmen wir mal einen SUV – der ist nicht nur teuer und umweltschädlich, unserer

hier hat auch eine Masse von etwas über 2000kg. Ein Gewicht gibt es in der Physik nicht, wir

reden über die Gewichtskraft und diese entspricht der Kraft, die im Gravitationsfeld der Erde

auf das Auto ausgeübt wird. Diese sollten wir dann eigentlich mit Newton

angeben, aber eure Waagen zuhause geben nun mal ein Gewicht an und sie tun das in Kilogramm.

Nicht ganz richtig – aber zumindest auf der Erdoberfläche messen wir ein Gewicht

von 2 Tonnen. Wenn wir aber mit dem gleichen SUV auf dem Asteroiden Ceres parken, dann

wiegt der noch 60kg und Christoph könnte ihn locker hochhalten. Fun fact: auf der Oberfläche

eines Neutronensterns hätte der gleiche SUV ein Gewicht von 200 Milliarden Tonnen und

würde im Bruchteil einer Sekunde atomisiert und dann noch ein bisschen weiter zerlegt

werden. Masse also ist nicht Gewicht und Gewicht gibt es eigentlich gar nicht.

Autsch. Wenn das so wäre, dann gäbe es uns

nicht – denn unser Planet befindet sich nun mal im Weltraum. Auch spannend – wäre

ein Satellit im Weltraum masselos, dann würde er sich sofort mit Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Tatsächlich haben Objekte im Weltraum exakt die gleiche Masse wie überall sonst auch.

Da sich die ISS zum Beispiel aber im freien Fall befindet, ist dort alles schwerelos.

Auch bei Toilettenfehlfunktionen. Um besagte ISS aber zu bewegen – etwa für eine Kurskorrektur

– muss ich 450 Tonnen Masse beschleunigen. Auch im Weltraum.

Falsch. Wenn ich – sagen wir mal, zwei Spieluhren

habe, die absolut identisch aufgebaut sind – und zwar bis ins letzte Atom hinein, dann

haben sie nur dann die gleiche Masse, wenn sie beide nicht laufen. Wenn ich eine von

ihnen aufziehe, dann nimmt ihre Masse zu. Warum ist das so? Weil ich dem System Energie

zuführe – potenzielle Energie etwa in der gespannten Feder, kinetische Energie in der

rotierenden Figur, und so weiter. Nach Einstein sind Masse und Energie eines Objektes gleich

E = mc². Der Unterschied ist im Übrigen absolut minimal, aber er ist da.

Endlich wird es intellektueller. Es ist zwar

richtig, dass das Higgs-Feld einer Reihe von Elementarteilchen Masse verleiht, Elektronen

und Quarks etwa. Dass Higgsfeld allerdings ist lediglich für einen winzigen Bruchteil

der Gesamtmasse eures Körpers verantwortlich - circa 1%. Woher kommt dann bitte der Rest?

Der Rest ist schlicht Energie. Die Bindungsenergie in Atomkernen, die kinetische Energie der

Quarks, eurer Elektronen, Bindungen zwischen Atomen in Molekülen, und so weiter. Ihr besteht

aus Energie. Soviel kann Edward in Twilight gar nicht glitzern. Oh, Fun Fact: könnte

man alle Energie in eurem Körper frei setzen, dann hättet ihr erheblich mehr Sprengkraft

als die Hiroshimabombe – die Energie in eurem Körper ist nämlich unfassbar groß:

eure Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat. Es gibt relativistische Masse

Obwohl selbst Physikprofessoren diesen Begriff immer wieder benutzen, ist er in der modernen

Physik nicht korrekt. Die Masse eines Systems ist in der Physik als Ruhemasse definiert

– als Eigenschaft eines unbewegten Systems – und weil das immer so ist, sprechen Physiker

auch nicht von Ruhemasse – wenn sie Masse sagen meinen sie die Ruhemasse. Egal wie schnell

ich dieses System nun bewege, die Masse bleibt per Definition gleich. Die Annahme einer relativistischen

Masse hat auch Einstein selbst schon gestört, der dazu sagte:

Es ist nicht gut, von der [relativistischen] Masse M eines bewegten Körpers zu sprechen,

da für M keine klare Definition gegeben werden kann. Man beschränkt sich besser auf die

„Ruhe-Masse“ m. Daneben kann man ja den Ausdruck für momentum [Impuls] und Energie

geben, wenn man das Trägheitsverhalten rasch bewegter Körper angeben will.

Richtig ist hingegen, wie Einstein bemerkt, dass sich die Energie des Systems verändert

– diese entspricht dann der Summe aus Ruheenergie und kinetischer Energie. Das können wir in

der Gleichung E= Gamma mal mc² fassen, die übrigens auch ein bisschen universaler ist

als E=mc². Masse kann in Energie umgewandelt werden

Eine derartige alchemistische Meisterleistung mag ein Tycho Brahe versucht haben,

sie bleibt aber unmöglich – und trotzdem hört man es ständig. Der Denkfehler liegt

darin, dass Masse und Energie als getrennte Größen betrachtet werden – es ist aber

tatsächlich ein und dasselbe. Wenn also die Sonne pro Sekunde 4 Milliarden Kilogramm Masse

verliert, dann verliert sie – exakt gesprochen: 4 Milliarden Kilogramm Energie. Energie, welche

vorher als potentielle und kinetische Energie im Plasma des Sonnenkerns existierte – und

die nun primär in Form elektromagnetischer Strahlung – an den Kosmos abgegeben werden.

Ich kann Masse deshalb nicht in Energie umwandeln, weil Masse bereits Energie ist.

Masse + Masse = mehr Masse Tatsächlich ist das oft falsch. Ein Wasserstoffatom

hat zum Beispiel weniger Masse als die kombinierte Masse seines Elektrons und seines Protons.

Das ist etwas unintuitiv – also nochmal: wenn ich ein freies Elektron und ein freies

Proton kombiniere, erhalte ich ein Atom, welches leichter ist als die Summe seiner Teile. Wie

ist das möglich? Sobald sich Proton und Elektron zum Atom kombinieren, besteht die Gesamtmasse

des Atoms nicht mehr nur aus der Masse des Protons und Masse des Elektrons sondern auch

der kinetische Energie des Elektrons sowie der potentiellen Energie zwischen Proton und

Elektron. Diese potenzielle Energie ist negativ, und weil dieser negative Wert den positiven

Wert der kinetischen Energie überschreitet, ist die Gesamtmasse des Atoms kleiner als

die Summe der Massen seiner Bestandteile. Diese Erklärung war wirklich extrem knapp

– falls ihr hier mehr wissen wollt, findet ihr einen Link in der Beschreibung.

E=mc² Bitte was? E=mc² falsch? Muss ich jetzt mein

Lieblings-T-Shirt wegwerfen? Immer langsam. E=mc² stimmt – aber leider nur unter ganz

bestimmten Voraussetzungen. Sie ist ein Spezialfall. Die Gleichung kann zum Beispiel nicht auf

masselose Systeme angewandt werden (ein Photon hat die Masse 0 und damit hätte es nach E=mc²

auch die Energie 0). Außerdem trifft E=mc² ausschließlich auf ruhende Systeme zu. Wir

benutzen daher besser diese sehr ähnliche, aber viel tollere Gleichung, in der p für

den Impuls steht: E zum Quadrat ist gleich p mal c (alles zum

Quadrat) + m mal c Quadrat (wieder alles zum Quadrat).

Die hat nicht nur den Bewegungsimpuls mit drin, sondern kann auch Photonen beschreiben.

Testen wir mal kurz: Wenn wir den Bewegungsimpuls auf 0 setzen, dann ist das System ruhend und

wir haben die Rockstar-Formel E=mc² vor uns. Wenn wir hingegen die Masse auf 0 setzen,

dann erhalten wir E=pc, jene Gleichung, die die korrekte Beziehung zwischen Energie und

Impuls von Photonen wiedergibt. Natürlich macht sich E=mc² super auf einem

T-Shirt aber ihr könnt mit der anderen Gleichung viel besser auf Intellektuellen-Partys angeben.

Wenn es euch gefallen hat, dann würden wir uns freuen, wenn ihr ein bisschen Masse aufgebt,

und die biochemische Energie in euren Muskelzellen in kinetische Energie eures Zeigefingers umsetzt,

wenn ihr uns ein Like gebt und abonniert. Wir sagen wie immer danke fürs Zuschauen

und, in diesem Sinne, 42!

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8 falsche Mythen über Masse - Hat sich Einstein geirrt? (2018) |mitos|||||| 8 false myths about mass - Was Einstein wrong? (2018) 8 falsos mitos sobre la masa - ¿Se equivocó Einstein? (2018) 8 falsos mitos sobre a massa - Einstein estava errado? (2018)

Masse ist alltäglich, klar. Manchmal können wir nicht genug davon haben, meistens wollen Mass is commonplace, sure. Sometimes we can't have enough of it, most of the time we want to A missa é quotidiana, sem dúvida. Por vezes, não nos fartamos dela, na maioria das vezes queremos

wir sie irgendwie loswerden. Aber wenn es um den physikalischen Begriff der Masse geht, we somehow get rid of them. But when it comes to the physical concept of mass, livramo-nos deles de alguma forma. Mas quando se trata do conceito físico de massa, 我们以某种方式摆脱了它们。但是当谈到质量的物理概念时,

dann haben die meisten von uns ein paar falsche Vorstellungen, die in dieser Form teils sogar a maioria de nós tem algumas ideias erradas, que nesta forma são em parte até 那么我们大多数人都有一些误解,其中一些甚至是这种形式

an Unis gelehrt werden. Acht häufige falsche Annahmen über Masse zeigen wir euch heute. são ensinados nas universidades. Oito ideias erradas comuns sobre a massa que lhe mostramos hoje. 在大学任教。今天我们向您展示关于质量的八种常见错误假设。

Und nach diesem Video werdet ihr Masse-Experten sein. Ich bin Ronny, willkommen bei Raumzeit.

Klar, das wussten die meisten von euch. Masse

hat zwar die SI-Einheit Kilogramm, darf aber nicht mit dem Gewicht eines Objekts verwechselt 有 SI 单位公斤,但不能与物体的重量混淆

werden. Nehmen wir mal einen SUV – der ist nicht nur teuer und umweltschädlich, unserer ||||||||||||dañino para el medio ambiente|

hier hat auch eine Masse von etwas über 2000kg. Ein Gewicht gibt es in der Physik nicht, wir

reden über die Gewichtskraft und diese entspricht der Kraft, die im Gravitationsfeld der Erde |||peso||||||||campo gravitacional||

auf das Auto ausgeübt wird. Diese sollten wir dann eigentlich mit Newton is exerted on the car. We should then actually use Newton

angeben, aber eure Waagen zuhause geben nun mal ein Gewicht an und sie tun das in Kilogramm. |||balanzas||||||||||||| but your scales at home give a weight and they do it in kilograms.

Nicht ganz richtig – aber zumindest auf der Erdoberfläche messen wir ein Gewicht Not quite right - but at least on the surface of the earth we measure a weight

von 2 Tonnen. Wenn wir aber mit dem gleichen SUV auf dem Asteroiden Ceres parken, dann ||||||||||||Ceres|| of 2 tons. But if we park the same SUV on the asteroid Ceres.

wiegt der noch 60kg und Christoph könnte ihn locker hochhalten. Fun fact: auf der Oberfläche |||||||||mantener|||||

eines Neutronensterns hätte der gleiche SUV ein Gewicht von 200 Milliarden Tonnen und |de una estrella de neutrones||||||||||

würde im Bruchteil einer Sekunde atomisiert und dann noch ein bisschen weiter zerlegt |||||atomizado||||||| would be atomized in a fraction of a second and then decomposed a bit more

werden. Masse also ist nicht Gewicht und Gewicht gibt es eigentlich gar nicht. become. So mass is not weight and weight does not actually exist.

Autsch. Wenn das so wäre, dann gäbe es uns

nicht – denn unser Planet befindet sich nun mal im Weltraum. Auch spannend – wäre

ein Satellit im Weltraum masselos, dann würde er sich sofort mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. ||||mase||||||||

Tatsächlich haben Objekte im Weltraum exakt die gleiche Masse wie überall sonst auch. In fact, objects in space have exactly the same mass as everywhere else.

Da sich die ISS zum Beispiel aber im freien Fall befindet, ist dort alles schwerelos. ||||||||||||||ingrávido

Auch bei Toilettenfehlfunktionen. Um besagte ISS aber zu bewegen – etwa für eine Kurskorrektur ||fallos de inodoro||||||||||corrección de curso Also for toilet malfunctions. But in order to move said ISS - for example, for a course correction

– muss ich 450 Tonnen Masse beschleunigen. Auch im Weltraum. - I have to accelerate 450 tons of mass. Also in space.

Falsch. Wenn ich – sagen wir mal, zwei Spieluhren |||||||cajas de música Wrong. If I have - let's say, two music boxes

habe, die absolut identisch aufgebaut sind – und zwar bis ins letzte Atom hinein, dann that are absolutely identical in structure - right down to the last atom, then

haben sie nur dann die gleiche Masse, wenn sie beide nicht laufen. Wenn ich eine von they only have the same mass if they are both not running. If I have one of

ihnen aufziehe, dann nimmt ihre Masse zu. Warum ist das so? Weil ich dem System Energie |aumente|||||||||||||| raise them, then their mass increases. Why is that? Because I give the system energy

zuführe – potenzielle Energie etwa in der gespannten Feder, kinetische Energie in der ||||||tensa||||| potential energy in the tensioned spring, for example, and kinetic energy in the

rotierenden Figur, und so weiter. Nach Einstein sind Masse und Energie eines Objektes gleich

E = mc². Der Unterschied ist im Übrigen absolut minimal, aber er ist da. |m||||||||||| E = mc². By the way, the difference is absolutely minimal, but it is there.

Endlich wird es intellektueller. Es ist zwar It's finally getting more intellectual. It is true

richtig, dass das Higgs-Feld einer Reihe von Elementarteilchen Masse verleiht, Elektronen correct that the Higgs field gives mass to a number of elementary particles, electrons

und Quarks etwa. Dass Higgsfeld allerdings ist lediglich für einen winzigen Bruchteil ||||campo de Higgs||||||| and quarks, for example. The Higgs field, however, is only present for a tiny fraction of the

der Gesamtmasse eures Körpers verantwortlich - circa 1%. Woher kommt dann bitte der Rest? |masa total|||||||||| of the total mass of your body - about 1%. So where does the rest come from?

Der Rest ist schlicht Energie. Die Bindungsenergie in Atomkernen, die kinetische Energie der ||||||||núcleos atómicos||||

Quarks, eurer Elektronen, Bindungen zwischen Atomen in Molekülen, und so weiter. Ihr besteht

aus Energie. Soviel kann Edward in Twilight gar nicht glitzern. Oh, Fun Fact: könnte ||||||Crepúsculo||||||| of energy. Edward can't sparkle that much in Twilight. Oh, Fun Fact: could

man alle Energie in eurem Körper frei setzen, dann hättet ihr erheblich mehr Sprengkraft

als die Hiroshimabombe – die Energie in eurem Körper ist nämlich unfassbar groß: ||bomba de Hiroshima|||||||||

eure Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat. Es gibt relativistische Masse ||||||||masas relativistas| your mass times the speed of light squared. There is relativistic mass

Obwohl selbst Physikprofessoren diesen Begriff immer wieder benutzen, ist er in der modernen ||profesores de física|||||||||| Although even physics professors use this term all the time, in modern

Physik nicht korrekt. Die Masse eines Systems ist in der Physik als Ruhemasse definiert ||||||||||||masa en reposo| Physics not correct. The mass of a system is defined in physics as rest mass

– als Eigenschaft eines unbewegten Systems – und weil das immer so ist, sprechen Physiker |||inmovible|||||||||

auch nicht von Ruhemasse – wenn sie Masse sagen meinen sie die Ruhemasse. Egal wie schnell

ich dieses System nun bewege, die Masse bleibt per Definition gleich. Die Annahme einer relativistischen ||||||||||||||relativista I move this system now, the mass remains the same by definition. The assumption of a relativistic

Masse hat auch Einstein selbst schon gestört, der dazu sagte: Mass has also already disturbed Einstein himself, who said to it:

Es ist nicht gut, von der [relativistischen] Masse M eines bewegten Körpers zu sprechen,

da für M keine klare Definition gegeben werden kann. Man beschränkt sich besser auf die

„Ruhe-Masse“ m. Daneben kann man ja den Ausdruck für momentum [Impuls] und Energie ||||||||||impulso||| "rest mass" m. Besides, one can use the expression for momentum and energy.

geben, wenn man das Trägheitsverhalten rasch bewegter Körper angeben will. ||||comportamiento de inercia||||| if one wants to specify the inertial behavior of rapidly moving bodies.

Richtig ist hingegen, wie Einstein bemerkt, dass sich die Energie des Systems verändert

– diese entspricht dann der Summe aus Ruheenergie und kinetischer Energie. Das können wir in ||||||energía en reposo||cinética||||| - this then corresponds to the sum of rest energy and kinetic energy. We can see this in

der Gleichung E= Gamma mal mc² fassen, die übrigens auch ein bisschen universaler ist of the equation E= gamma times mc², which by the way is also a bit more universal

als E=mc². Masse kann in Energie umgewandelt werden as E=mc². Mass can be converted into energy

Eine derartige alchemistische Meisterleistung mag ein Tycho Brahe versucht haben, |||obra maestra|||Tycho|Brahe|| Such an alchemical feat may have been attempted by a Tycho Brahe,

sie bleibt aber unmöglich – und trotzdem hört man es ständig. Der Denkfehler liegt |||||||||||error de pensamiento| but it remains impossible - and yet you hear it all the time. The thinking error lies

darin, dass Masse und Energie als getrennte Größen betrachtet werden – es ist aber in that mass and energy are considered separate quantities - but it is

tatsächlich ein und dasselbe. Wenn also die Sonne pro Sekunde 4 Milliarden Kilogramm Masse

verliert, dann verliert sie – exakt gesprochen: 4 Milliarden Kilogramm Energie. Energie, welche

vorher als potentielle und kinetische Energie im Plasma des Sonnenkerns existierte – und |||||||||núcleo solar||

die nun primär in Form elektromagnetischer Strahlung – an den Kosmos abgegeben werden. ||primaria|||||||||

Ich kann Masse deshalb nicht in Energie umwandeln, weil Masse bereits Energie ist. |||||||convertir|||||

Masse + Masse = mehr Masse Tatsächlich ist das oft falsch. Ein Wasserstoffatom ||||||||||átomo de hidrógeno

hat zum Beispiel weniger Masse als die kombinierte Masse seines Elektrons und seines Protons. ||||||||||electrón|||protón

Das ist etwas unintuitiv – also nochmal: wenn ich ein freies Elektron und ein freies |||inintuitivo|||||||electrón|||

Proton kombiniere, erhalte ich ein Atom, welches leichter ist als die Summe seiner Teile. Wie protón|combino|||||||||||||

ist das möglich? Sobald sich Proton und Elektron zum Atom kombinieren, besteht die Gesamtmasse is that possible? As soon as proton and electron combine to the atom, the total mass exists

des Atoms nicht mehr nur aus der Masse des Protons und Masse des Elektrons sondern auch |átomos|||||||||||||| of the atom no longer only from the mass of the proton and mass of the electron but also

der kinetische Energie des Elektrons sowie der potentiellen Energie zwischen Proton und the kinetic energy of the electron and the potential energy between proton and

Elektron. Diese potenzielle Energie ist negativ, und weil dieser negative Wert den positiven Electron. This potential energy is negative, and because this negative value is equal to the positive

Wert der kinetischen Energie überschreitet, ist die Gesamtmasse des Atoms kleiner als ||cinética||supera||||||| value of the kinetic energy, the total mass of the atom is less than

die Summe der Massen seiner Bestandteile. Diese Erklärung war wirklich extrem knapp the sum of the masses of its components. This explanation was really extremely scarce

– falls ihr hier mehr wissen wollt, findet ihr einen Link in der Beschreibung. - if you want to know more here is a link in the description.

E=mc² Bitte was? E=mc² falsch? Muss ich jetzt mein

Lieblings-T-Shirt wegwerfen? Immer langsam. E=mc² stimmt – aber leider nur unter ganz

bestimmten Voraussetzungen. Sie ist ein Spezialfall. Die Gleichung kann zum Beispiel nicht auf |||||caso especial|||||||

masselose Systeme angewandt werden (ein Photon hat die Masse 0 und damit hätte es nach E=mc² sin masa||||||||||||||| massless systems (a photon has the mass 0 and thus it would have according to E=mc²

auch die Energie 0). Außerdem trifft E=mc² ausschließlich auf ruhende Systeme zu. Wir |||||||||reposo|||

benutzen daher besser diese sehr ähnliche, aber viel tollere Gleichung, in der p für ||||||||mejor||||| therefore better use this very similar, but much more awesome equation, where p stands for

den Impuls steht: E zum Quadrat ist gleich p mal c (alles zum

Quadrat) + m mal c Quadrat (wieder alles zum Quadrat).

Die hat nicht nur den Bewegungsimpuls mit drin, sondern kann auch Photonen beschreiben. |||||impulso de movimiento|||||||

Testen wir mal kurz: Wenn wir den Bewegungsimpuls auf 0 setzen, dann ist das System ruhend und

wir haben die Rockstar-Formel E=mc² vor uns. Wenn wir hingegen die Masse auf 0 setzen, we have the rock star formula E=mc² in front of us. If, on the other hand, we set the mass to 0,

dann erhalten wir E=pc, jene Gleichung, die die korrekte Beziehung zwischen Energie und |||||||||correcta|||| then we get E=pc, the equation that gives the correct relation between energy and

Impuls von Photonen wiedergibt. Natürlich macht sich E=mc² super auf einem |||da|||||||| momentum of photons. Of course E=mc² looks great on a

T-Shirt aber ihr könnt mit der anderen Gleichung viel besser auf Intellektuellen-Partys angeben.

Wenn es euch gefallen hat, dann würden wir uns freuen, wenn ihr ein bisschen Masse aufgebt, |||||||||||||||deja

und die biochemische Energie in euren Muskelzellen in kinetische Energie eures Zeigefingers umsetzt, |||||||||||dedo índice|

wenn ihr uns ein Like gebt und abonniert. Wir sagen wie immer danke fürs Zuschauen

und, in diesem Sinne, 42!