Dopplereffekt verletzt Relativität?

____ · Gast

Hallo,
ich habe ein Problem mit Phänomenologie des Dopplereffektes:
Damit Physik sinnvoll ist, müssen wir fordern, dass Physikalische Naturgesetze in allen Innertialsystemen (sofern wir sie annähern können), die gleichen physikalischen Gesetze gelten.
Da alle Innertialsysteme gleichberechtigt sind, folgt daraus also direkt, dass es kein von der Natur ausgezeichnetes Innertialsystem geben darf. Das ist äquivalent zu der Aussage, dass ein Beobachter in einem Innertialsystem niemals festellen darf, welche absolute Geschwindigeit er hat, da es diese einfach nicht gibt. Und das unabhägig davon, ob ich er sich in einem Medium befindet oder nicht. (? Sorgt ein Medium für ein ausgezeichnetes Innertialsystem?). Falls ein Beobachter sich in einem Medium bewegt, muss er genauso behaupten können, dass sich das Medium sich bewegt. Somit geht mit Wellenphänomenen einher, dass es nicht "die Wellenlänge" geben darf, stattdessen ist die physikalische Realität der Welle die Menge aller Wellenlängen, welche unendlich mächtig ist. Also zeichnet sich eine Welle durch ihre Form in dieser Weise aus und kann nicht absolut durch eine Wellenlänge charakterisiert werden. Nun zur eigentlichen Frage:
Es ist offensichtlich: Falls es einen Unterschied macht, ob der Beobachter sich auf die Quelle zubewegt oder die Quelle sich auf den Beobachter zubewegt. So kann der Beobachter schließen, ob er bewegt ist oder nicht, indem er die unterschiedlichen Frequenzen misst und sie mit der (in beiden Systemen) konstanten Relativgeschwindigkeit vergleicht. Nach dieser Überlegung ist der Dopplereffekt schlicht falsch, jedoch lässt sich dieses Problem möglicherweise lösen, wenn der Beobachter so nur feststellen kann, wie seine Relativgeschwindigeit zum Medium ist. Dann frage ich mich jedoch, ob der Dopplereffekt auf diese Weise vereinbar ist mit obiger Forderung nach Relativität. Und ferner, ob Korrekturen am Dopplereffekt in einem Medium (möglichweise unter Einbeziehung der Relativgeschwindigkeit zum Medium?) möglich sind, die beiden Innertialsystemen (Quelle & Beobachter) in beiden Fällen die gleiche Frequenz zuordnen?

MfG __

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

____ · Gast

hmm. Ist die Existenz eines Innertialsystems möglich, indem Quelle und Empfänger allein durch Berechnung des Dopplereffektes nicht unterscheidbar sind?

____ · Gast

Halt, was ich eigentlich meine ist, ob es ein Innertialsystem geben kann, in dem man nicht durch Berechnung des Dopplereffektes feststellen kann, ob sich die Quelle bewegt oder der Beobachter.

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5740

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

___ · Gast

Hallo

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

Das Inertialsystem ist gar nicht vorgegeben.

Betrachte den akustischen Dopplereffekt: die hast Sender, Empfänger, Straße und Medium.

Zusätzlich wählst du ein beliebiges Koordinatensystem zur Beschreibung; das kann - muss aber nicht - ein Inertialsystem sein. Dies kann - muss aber nicht - mit dem Ruhesystem des Senders, Empfängers, der Straße oder dem Medium übereinstimmen.

Bzgl. dieses Inertialsystems I werden die Koordinaten der Orte und Geschwindigkeiten festgelegt. Mittels der Galilei-Transformation kannst du zwischen verschiedenen Inertialsystemen I, I', I'', ... umrechnen. Eine (räumliche) Galilei-Transformation wird dabei festgelegt durch Kombinationen von Verschiebungen d, Rotationen A sowie Geschwindigkeiten v

Galilei-Invarianzt bedeutet, dass physikalisch beobachtbare Größen (z.B. Entfernungen, Relativgeschwindigkeiten, Frequenzen, ...) nicht von d, A und v und damit nicht von der Wahl des Inertialsystemens abhängen.

___ · Gast

Ahh,
ich glaube, ich habs verstanden.
Das Medium ist ein physikalisches Objekt mit seiner eigenen Phänomenologie. Also ist es eine Eigenschaft dieses Dinges, dass die Bewegung einer Quelle andere Effekte hervorruft, als die Bewegung eines Beobachters. Im ersten Fall wird die Wellenlänge im Medium wirklich verändert und das ist eine andere Ursache als die scheinbare Veränderung der Frequenz, wenn ein Beobachter bewegt ist. Das hat mit Relativität somit eher wenig zu tun, sondern ist ein Effekt, der durch Wellenausbreitung in Medien hervorgerufen wird!
Angenommen der Beobachter bewegt sich im Innertialsystem des Mediums auf eine im selben unbewegte Quelle zu, dann kann er durch den Dopplereffekt seine Relativgeschwindigkeit zum Medium bestimmen. Kann er nun genauso behaupten, dass sich die Quelle mit einer bestimmten Geschwindigkeit relatv zu ihm (die mit dem Betrag seiner Geschwindigkeit übereinstimmt) auf ihn zubewegt?

___ · Gast

Falls dem so ist, wäre meine Fragestellung von Beginn an vollkommen sinnlos gewesen, weil diese beiden Themen überhaupt nicht miteinander vergleichbar sind. Das eine macht eine Aussage über Relativität von Bezugssystemen, Raum-Zeit und Kausalität, das andere macht eine Aussage über Wellenphänomene in Medien. :O

Feldi · Anmeldungsdatum: 13.01.2018 Beiträge: 18

___ · Gast

Wie muss ich das verstehen? :/ [Zu meiner Verteidigung muss ich sagen, dass der Gedanke, dass Quellen und Empfänger Bewegung unterschiedliche Dopplereffektive hervorrufen, etwas unintuitiv ist.] : )
Danke übrigens für eure Geduld, manchmal tue ich mir schwer..

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5797 Wohnort: Heidelberg