Wenn ich durch den Weltraum beschleunige, kann ich sagen, dass alle Sterne kinetische Energie gewinnen?

Angenommen, ich beschleunige durch den leeren Raum. Angenommen, alle Sterne sind kleine schwere Murmeln, mit denen ich aufgrund ihrer Geschwindigkeit arbeiten kann. Angenommen, ich kann sie in einen Generator krachen lassen, der ihre Bewegung in Elektrizität umwandelt.

Wird die maximale Energie, die ich gewinnen kann, nur meine eigene kinetische Energie in Bezug auf diese Murmeln sein? Wenn ja, macht es Sinn für mich zu sagen, dass in den Murmeln eine riesige Menge an kinetischer Energie steckt?

Lassen Sie mich mich klarer ausdrücken, da einige Leute nicht zu verstehen scheinen, was ich meine. Ein beschleunigter Rahmen im leeren Raum entspricht einem unbewegten Rahmen in einem Gravitationsfeld. Auf der Erde kann ich alle Murmeln sammeln, die auf die Erde fallen, und ihre Bewegung in Elektrizität umwandeln, wenn ich will. Dies kann natürlich nicht in einem beschleunigten Rahmen durchgeführt werden. Vielleicht, wenn ein erdgroßes Objekt beschleunigt würde. Was mehr Energie kosten würde, als ich durch das Sammeln der Murmeln gewinnen würde. Selbst wenn alle Murmeln in meinem Rahmen kinetische Energie haben und durch den Raum beschleunigen, kann ich sie nicht sammeln. In welchem ​​Sinne haben sie dann kinetische Energie?

"Sagen wir, ich kann sie in einen Generator krachen lassen, der ihre Bewegung in Elektrizität umwandelt." Was soll das bedeuten? Generatoren sind keine magischen Dinge, die "Bewegung in Elektrizität verwandeln", sie haben ein tatsächliches Funktionsprinzip. Wir können kinetische Energie nicht auf magische Weise aus Dingen extrahieren, die an uns vorbeigehen.
Ich verstehe nicht, warum dies wegen Unklarheit geschlossen wurde. Angenommen, das beschleunigende "Raumschiff" trägt ein Rad wie ein Wasserrad. Murmeln treffen auf das Rad, es dreht sich und Sie können Weizen mahlen oder wofür Sie Energie benötigen. Abstimmung zur Wiedereröffnung.
Ich glaube nicht, dass der letzte Absatz etwas sagt, das von beiden Antworten missverstanden wurde. Möglicherweise haben Sie die Antworten falsch verstanden
In Bezug auf den letzten Absatz gilt die Idee der Äquivalenz von s / w-Beschleunigungsrahmen und frei fallenden Rahmen nur lokal. Dies bedeutet, dass, wenn Sie die Bewegung von Murmeln in einem ausreichend kleinen Bereich der Raumzeit überwachen, der KE von durch Beschleunigung angetriebenen Murmeln nicht von dem durch Gravitationsfeld angetriebenen KE zu unterscheiden ist. In beiden Fällen besitzen Murmeln KE . Es gibt keine Änderung des Referenzrahmens, wie Sie es beschrieben haben. Sie haben die Äquivalenz b/w in diesen beiden Fällen falsch interpretiert, und dies hat zu Verwirrung geführt
Es ist unlogisch anzunehmen, dass alle anderen Objekte im Universum kinetische Energie gewinnen, wenn man eine Kraft auf sich selbst ausübt. Eine solche Annahme verstößt definitiv gegen den Energieerhaltungssatz und auch gegen jede Vorstellung von Kausalität.
@DavidWhite Aber woher wissen wir, wer tatsächlich beschleunigt hat? Das Beschleunigen aller Sterne in eine Richtung hat den gleichen Effekt, wie wenn ich beschleunige.
@ DavidWhite Nein, wird es nicht ... Du hast Recht. Sie erzeugen mehr Energie.
@ KP99 Können wir nicht sagen, dass das beschleunigende Raumschiff im leeren Raum einem gleichmäßigen Gravitationsfeld entspricht (sagen wir einer unendlich massiven Ebene, auf die die Murmeln fallen?
@Felicia Ja, aber es ist nur lokal wahr. Eigentlich stimmt es ungefähr. Da wir ein Gravitationsfeld ungleich Null betrachten, entspricht dies dem Vorhandensein einer gewissen Eigenkrümmung. Es stellt sich heraus, dass Sie verschiedene Krümmungsinvarianten konstruieren können, die in keinem Koordinatensystem lokal verschwinden. Auf diese Weise können Sie tatsächlich beschleunigende Raumschiffe in leerer Raumzeit von Bewegung im Gravitationsfeld unterscheiden
@ KP99 Es gibt also einen Unterschied zwischen dem Stehen auf einer unendlich massiven Platte und dem Beschleunigen im leeren Raum?
Stimmt, aber wenn man sich nur die Bewegung des Raumschiffs lokal ansieht, kann man keinen Unterschied zwischen Gravitationsfeld und Beschleunigung machen. Mit "lokal" meine ich nur eine kleine Umgebung eines Punktes. Diese Nachbarschaft ist so klein, dass für die Korrektur erster Ordnung der parallele Transport eines Vektors entlang einer geschlossenen Schleife in diesem Bereich eine Nullabweichung erzeugt, dh die Krümmung ist Null. Um die Krümmung zu messen, muss man eine große Nachbarschaft nehmen
@ KP99 Also gibt es in einem einheitlichen Feld, sagen wir einer unendlich massiven Ebene, einen Beitrag zweiter Ordnung, während es keinen gibt, wenn Sie dies in einem beschleunigten Frame messen?

Antworten (3)

Nein. Du darfst den Bezugsrahmen, den du für Überlegungen verwendest, nicht ändern, um Energie zu erzeugen. Es funktioniert sowieso nicht.

Nur weil ein Objekt viel KE in einem Frame hat, heißt das nicht, dass die Energie verfügbar ist. Um es zu extrahieren, müssen Sie irgendwie damit interagieren (in diesem Fall ist das Ihr Generator, in den sie einschlagen.

Es kommt nur auf die relative Bewegung zwischen den Murmeln und dem Generator an. Indem Sie Ihren Referenzrahmen ändern, ändern Sie den KE von beiden, aber Sie ändern nicht die relative Geschwindigkeit.

Stellen Sie sich vor, Sie sehen einen Autounfall von einem Verkehrsflugzeug aus. Das Auto scheint 800 km/h zu fahren! Aber wenn es abstürzt, verlangsamt es nur auf 480 Meilen pro Stunde. Die durch diese Verzögerung freigesetzte Energie ist gering.

In der Tat. In einer Ebene hat die Erde viel kinetische Energie. Aber wie benutzt man es...?
Wenn Sie einige KE auf einige Objekte verteilt haben, können Sie sie höchstens extrahieren, indem Sie sie alle in dem Rahmen zur Ruhe bringen, in dem ihr Massenschwerpunkt ruht. Die Geschwindigkeit eines Objekts, das nicht mit ihnen interagieren kann, spielt keine Rolle.
Da die Energie im Quadrat zur Geschwindigkeit steht, ist 500 -> 480 immer noch ein großer Unterschied. Der Generator kann jedoch immer noch nur aus dem Äquivalent von 20 Meilen pro Stunde extrahieren - der Rest geht an die Beschleunigung des Generators selbst.

Wird die maximale Energie, die ich gewinnen kann, nur meine eigene kinetische Energie in Bezug auf diese Murmeln sein?

Nein, Ihr eigener KE wird nicht die Grenze sein.

Die Murmeln können Impuls und Energie austauschen, und Energie kann ihre Form zwischen kinetischer und anderen Energieformen ändern. Der minimale KE wird erreicht, wenn alle Kugeln in Bezug auf den Impulsmittelpunkt ruhen. Die so von KE in andere Formen umgewandelte Energiemenge hat im Allgemeinen nichts mit Ihrem eigenen KE zu tun.

Wenn ja, macht es Sinn für mich zu sagen, dass in den Murmeln eine riesige Menge an kinetischer Energie steckt?

Ja. Ob die Energie entnommen werden kann oder nicht, ist nicht besonders relevant. In dem von Ihnen beschriebenen Referenzrahmen gibt es eine potenzielle Energie, und zur Energieerhaltung muss die potenzielle Energie, die durch die Murmeln verloren geht, durch gewonnene kinetische Energie ausgeglichen werden. Sie können die KE nicht entlassen, ohne die Energieerhaltung in diesem Rahmen zu brechen.

Das ist eine interessante Frage, da sie davon abhängt, was Sie mit dem Wort „Gewinn“ meinen.

Angenommen, Sie und eine Billion 1-kg-Murmeln sind relativ zueinander in Ruhe. Ihr kollektives KE ist null.

Wenn Sie beginnen, sich mit 10 Metern pro Sekunde zu bewegen, beträgt der KE der Murmeln in Ihrem neuen Rahmen 50.000.000.000.000 Joule, sodass Sie möglicherweise den Schluss ziehen, dass sie zusätzlichen KE „gewonnen“ haben.

Die Murmeln haben diesen KE jedoch nicht als Folge Ihrer Beschleunigung erreicht. Bevor Sie sich bewegten, hatten die Murmeln in diesem Rahmen bereits einen KE von 50.000.000.000.000 Joule.

Der Punkt ist, dass KE rahmenabhängig ist, sodass Sie den KE der Murmeln einen beliebigen Wert annehmen lassen können, indem Sie einen Referenzrahmen auswählen, um ihn zu quantifizieren.

In diesem Sinne ist der Wert des KE bedeutungslos. Um den KE der Murmeln zu übertragen (dh um damit Arbeit zu verrichten), müssen die Murmeln mit etwas interagieren. Angenommen, Sie würden beim Beschleunigen auf 10 m/s einen Generator tragen, der aus einer Art Wasserrad bestand, sodass die Murmeln, als sie an Ihnen vorbeikamen, mit den Schaufeln kollidierten und das Rad zum Drehen brachten. Jeder Zusammenstoß mit einer Murmel wird Sie etwas verlangsamen, so dass Sie nach einigen Zusammenstößen schließlich wieder mit den Murmeln in Ruhe landen (dh in dem Rahmen, in dem sie null KE haben).

Durch Energieeinsparung wäre die maximale Energie, die Sie Ihrem Murmelradgenerator entziehen könnten, gleich der Energie, die Sie aufgewendet hätten, um ihn und Sie auf 10 m / s zu beschleunigen.

Die letzte Aussage in Ihrer Antwort ist das, was ich in meiner Frage geschrieben habe: "Wird die maximale Energie, die ich gewinnen kann, nur meine eigene kinetische Energie in Bezug auf diese Murmeln sein?" Steht Ihre Antwort im Widerspruch zu der Antwort von Dale?
Ich glaube nicht, Felicia, weil ich in meiner Antwort davon ausgegangen bin, dass die Murmeln relativ zueinander in Ruhe sind, Dale aber nicht.
Sagt die Relativitätstheorie nicht, dass jede Bewegung relativ ist? Beschleunigung ist natürlich absolut, aber woher wissen Sie, dass Sie im leeren Raum oder in einem gleichförmigen Gravitationsfeld beschleunigen?
Wenn ich durch den Weltraum beschleunige, kann ich sagen, dass alle Sterne kinetische Energie gewinnen?
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