afbuiging lichtstraal

[Michel Uphoff]

Maar die bal krijgt toch een horizontale snelheid mee van het schip op het moment dat de bal losraakt.

 
Nee. Gezien vanaf het schip: Mast, bal en foton hebben geen horizontale snelheid, dus geen onderlinge horizontale snelheid. De bal en het foton reizen dus parallel aan de mast naar beneden. De bal eerst traag en dan sneller, het foton met een vaste snelheid.
 
Gezien vanaf de wal: Mast, bal en foton hebben dezelfde horizontale snelheid, dus geen onderlinge horizontale snelheid. De bal en het foton reizen dus parallel aan de mast naar beneden. De blauwe bal maakt door het toenemen van de valsnelheid een boogbaan, en het rode foton beschrijft een schuine, maar rechte lijn.
 

boot bal foton 534 keer bekeken

 
De waarnemer op de boot stelt dat zijn schip in rust is (en de wal beweegt, en hij heeft gelijk, dat is relativiteit). Dan moeten bal en foton loodrecht naar beneden vallen, want beiden hebben ze voor de schipper en zijn boot geen horizontale snelheid. De bal slaat een deukje in het dek, en het foton brandt een gaatje. Op een vaste plek, loodrecht onder het punt waar ze vandaan kwamen (even wat geneuzel in de marge buiten beschouwing gelaten).
 
Als jouw verhaal zou kloppen zou het deukje van de bal voor de waarnemer aan wal op een andere plek van het dek zitten dan voor de waarnemer op het schip, en het gaatje dat het foton brandt zou voor beide waarnemers ook op een andere plek zitten. Dat zou pas vreemd zijn, niet?

[always]

Ok, gezien vanuit het schip heeft een bal dan wel geen horizontale snelheid maar als de schipper weet dat het schip vaart heeft de bal wel een horizontale snelheid wat voor de schipper alleen niet waar te nemen is. Dat is toch wat anders?
 
En is een foton vanuit de mast dan niet vergelijken met de drone van de professor? Waarbij het brandpunt naast de mast is?
 
En voor zowel de waarnemer aan wal als op het dek zal het op dezelfde plaats komen. Wat betreft de bal begrijp ik wel dat er dan een vreemd verschil zou zijn tussen de wal en het schip, maar in mijn verhaal is het ook alleen voor het foton anders.
 
Begrijp me wederom niet verkeerd, ik veronderstel of wil niets beweren, en ga er vanuit dat mijn verhaal niet klopt, alleen begrijp ik niet waarom niet.

[Professor Puntje]

Ok, gezien vanuit het schip heeft een bal dan wel geen horizontale snelheid maar als de schipper weet dat het schip vaart heeft de bal wel een horizontale snelheid wat voor de schipper alleen niet waar te nemen is. Dat is toch wat anders?

 
We gebruiken nu voor de verandering een modelbootje met een “zeekabouter” als schipper. Dat bootje vaart in een teil met water, en die teil met water staat in een rijdende trein. Wat zegt nu de snelheid van dat bootje ten opzichte van het water in de teil over de horizontale snelheid van de mast van dat bootje? Volgens jou bestaat die snelheid van de mast immers ook los van enige waarnemer, hoewel die snelheid niet altijd waarneembaar is.

[always]

absolute snelheden bestaan natuurlijk niet, alles is relatief. Maar als het schip ineens zijn rem erop zet zal de kapitein omvallen, dan kan die kapitein wel denken dat het water ineens is gaan stromen, maar het kan ook zijn schip zijn wat gewoon vaart had en ineens remde. En als we dat laatste nu eens even aannemen dan krijgt een vallende bal toch ook een horizontale snelheid mee, ook gezien vanuit de kapitein, omdat ze beide varen tov het water?

[Michel Uphoff]

maar als de schipper weet dat het schip vaart heeft de bal wel een horizontale snelheid

 
Nee. Je begrijpt de essentie nog niet. Snelheid is altijd (altijd dus) relatief.
 
Er bestaat geen eigen (absolute) snelheid, er is alleen een snelheid ten opzichte van iets anders. Wat je kiest als dat andere mag je helemaal zelf bepalen. Het schip heeft een snelheid t.o.v. de zee, en de zee t.o.v. de wal en dan heeft zo het schip snelheid t.o.v. de wal. Maar als ik aan de wal met het schip meefiets, is onze onderlinge snelheid nul. Nu zou jij zeggen, ja maar je hebt dan wel een snelheid. Nee, ik heb op die fiets een snelheid t.o.v. de Aarde. En die Aarde heeft weer een snelheid t.o.v. de zee, de Zon of de Maan. Et cetera et cetera..
 
Er is helemaal niets dat in zijn eentje een snelheid kan hebben.
 
Gedachtenexperimentje:
Jij zweeft in een afgesloten capsule zonder ramen in de ruimte, de raketmotor is gestopt. Je mag alle instrumenten meenemen die je wilt maar je kan niet naar buiten kijken. Zou jij nu kunnen bepalen / meten of je in een baan om de Aarde draait (in vrije val bent), onderweg bent naar Mars (eenparige rechtlijnige beweging, langzaam of snel), of ergens volkomen 'stil' hangt in de ruimte?
 
Tot nu toe hebben we het alleen over inertiaalstelsels gehad; niet versnellende stelsels. Wordt de snelheid en/of de richting gewijzigd (optrekken, remmen, een bocht door gaan) dan is de speciale relativiteit niet meer van toepassing. Dat neemt overigens niet weg dat het foton of de bal voor alle waarnemers op dezelfde plek terechtkomt, maar het berekenen wordt wat lastiger.

[always]

Nog even ingaand op bericht #31
 
In dit vergelijkend topic http://sciencetalk.nl/forum/index.php/topic/197064-de-appel-en-de-boom/worden in #3 en #6 ook gesproken over een horizontale snelheid. Dit is dus feitelijk onjuist geschreven daar of zijn die ook geschreven voor niet mee roterende waarnemers ?
 
En de berichten #8 en #14 ook in dat andere topic, zijn dan geschreven voor situaties ook vanuit een niet mee roterende positie?

[Michel Uphoff]

Dat is het 'geneuzel in de marge' waarin ik in bericht 31 op doelde.
 
De boot vaart niet alleen, de Aarde roteert ook. De top van de mast heeft daardoor een iets grotere relatieve snelheid dan de bodem, en dat veroorzaakt een heel kleine afwijking. Er is, als je zeer precies wilt zijn, daardoor in deze situatie wél een miniem onderling snelheidsverschil tussen de bal en (met name de onderkant van) de mast. Dat geldt zowel voor de schipper op de boot als de man aan de wal.
 
Maar laat dit liever buiten beschouwing, het is niet essentieel.

[always]

Dat is niet wat ik bedoel te vragen, hoewel het natuurlijk wel juist is en zorgt voor kleine verschillen. Maar wat ik bedoel is het wel of niet aanwezig zijn van horizontale snelheid. Vanaf het schip gezien heeft een foton of bal geen horizontale snelheid, maar vanaf de wal gezien wel. Nu worden in #3 en #6 van bovengenoemde topic wel gesproken over horizontale snelheid van de appel. Het lijkt erop dat dat ook gezegd is voor de waarnemer naast de boom. Dat klopt dus niet. Dus staat het daar verkeerd of is het toch bedoeld voor de buitenaardse waarnemer?

[Michel Uphoff]

Er is daar gezien vanuit beide inertiaalframes (mee-roterend naast de boom en gezien vanuit de ruimte) sprake van een (na aanvankelijke afwezigheid van een horizontaal snelheidsverschil bij de top van de boom) toenemend snelheidsverschil tussen boom en appel naarmate deze verder valt. Er wordt in 3 en 6 niet echt duidelijk beschreven vanuit welk inertiaalframe het beredeneerd wordt, maar dat maakt voor dat toenemende verschil ook niet uit. In 8 en 14 wordt gesproken van een Keplerbaan, dat is bezien vanuit de ruimte.

[always]

Bedankt voor alle uitleg. Hoewel het principe van relativiteit op zich niet zo lastig is, valt het toch telkens weer tegen als ik er mee wil werken. Soms lijkt het wel of het meer afleren dan aanleren is. Hoe dan ook ik ben weer wat wijzer geworden, bedankt en nog een vrolijk Pasen!

[Professor Puntje]

Hoewel het principe van relativiteit op zich niet zo lastig is, valt het toch telkens weer tegen als ik er mee wil werken. Soms lijkt het wel of het meer afleren dan aanleren is.

 
Dat klopt.    De gedachte dat iets wel of niet beweegt (los van wat een waarnemer daarvan vindt) ligt erg voor de hand. Maar als je natuurkundig nagaat wat zo'n absolute beweging of stilstand dan zou moeten voorstellen gaat die aanvankelijke vanzelfsprekendheid in rook op. Daarom gaan de meeste (maar niet alle!) natuurkundigen er tegenwoordig vanuit dat er geen absolute beweging of stilstand bestaan. Alle bewegingen zijn relatief. Wil je de moderne natuurkunde begrijpen dan zul je dus moeten leren volgens dat stramien te denken.