Die Spezielle Relativitatstheorie fur das Gymnasium

Das vorliegende Buch soll Lernenden einen Einstieg in die faszinierende Welt der Speziellen Relativittstheorie bieten. Fr das Verstndnis reichen solide mathematische Kenntnisse der Unterstufe und das Beherrschen der Vektorrechnung in der Ebene.

Im Zuge meiner Lehrttigkeit habe ich die hier behandelten Inhalte mehrmals mit Schlerinnen und Schlern erfolgreich durchgearbeitet. Die Rckmeldungen daraus waren sehr hilfreich dabei, die Inhalte hier verstndlich und gut nachvollziehbar zu erklren. Die beiden freien Computeralgebra-Systeme wxMaxima und GeoGebra haben sich beim Nachrechnen und Lsen der Aufgaben sehr bewhrt. Zum Inhalt In dem Buch werden - ausgehend von Einsteins drei grundlegenden Behauptungen - verschiedene Aspekte der speziellen Relativittstheorie entwickelt. Alle relevanten Sachverhalte und Fragen werden - soweit mglich - zuerst graphisch mit 51 Diagrammen dargestellt und gelst. Die rechnerischen Lsungen folgen dann dem graphischen Lsungsweg. Zum besseren Verstndnis helfen auch 33 vollstndig gelste bungsaufgaben.

Nach einer kurzen Einleitung in Kapitel 1 werden die Axiome der Newton'schen Mechanik in Kapitel 2 vorgestellt.

Anschlieend wird in Kapitel 3 die Spezielle Relativittstheorie fr einfache Massenpunkte entwickelt. Ausgehend von den Einstein'schen Axiomen erfolgt die Herleitung der Zeitdilatation. Es wird erklrt, wie und warum man Uhren synchronisieren muss und wie die Zeitmessung durchzufhren ist. Aus diesen berlegungen folgt, wie man Lngen zu messen hat und damit auch die Lngenkontraktion. Damit sind alle Grundlagen gelegt, welche zum Verstndnis von verschiedenen Paradoxa" der speziellen Relativittstheorie notwendig sind.

Durch das Studium der behandelten Paradoxa ergeben sich neue Einsichten zur Addition von Geschwindigkeiten und dem optischen Dopplereffekt. Als Folge dieser neuen Erkenntnisse werden der relativistische Impuls, die relativistische Masse und die relativistische Energieformel hergeleitet. Der relativistische inelastische Sto zweier Teilchen bildet die abschlieende Anwendung der gewonnenen Einsichten.Zum Lesen des BuchesDer Inhalt ist linear gegliedert, sodass zum Verstndnis eines Sachverhalts immer nur die vorangehenden Seiten relevant sind. Sollten Verweise auf nachfolgende Seiten vorkommen, so dienen diese bei einem mehrmaligen Durcharbeiten des Buches zur Orientierung und helfen vielleicht dadurch zu einem umfassenderen und besser vernetzten Verstndnis der Inhalte.

Merkstze runden den Inhalt ab.