Relativitätstheorie: Online-Quizzes für die Qualifikationsphase 1 im Fachgymnasium

Question 1

Welche philosophische Auswirkung hatte die spezielle Relativitätstheorie auf unser Verständnis von Raum, Zeit und Kausalität?

Accepted Answer

Sie zeigte, dass Raum und Zeit relativ zu Beobachtern sind.

Answer

Sie widerlegte die Vorstellung von Ursache und Wirkung.

Answer

Sie bestätigte die Annahme eines statischen Universums.

Question 2

Was besagt das Konzept der relativen Gleichzeitigkeit in der speziellen Relativitätstheorie? Nenne ein konkretes Beispiel für ihre Auswirkungen.

Accepted Answer

Ereignisse, die für einen Beobachter gleichzeitig auftreten, können für einen anderen Beobachter, der sich relativ zu ihm bewegt, nicht gleichzeitig auftreten.

Answer

Gleichzeitigkeit ist ein absoluter Begriff, der für alle Beobachter gilt.

Answer

Die Gleichzeitigkeit hat keine messbaren Auswirkungen auf die Zeitintervalle, die von verschiedenen Beobachtern gemessen werden.

Answer

Die relative Gleichzeitigkeit lässt sich experimentell nicht nachweisen.

Question 3

Wie beeinflusst die Spezielle Relativitätstheorie unser Verständnis von absoluter Wahrheit und Objektivität?

Accepted Answer

Sie widerlegt die absolute Wahrheit, da die Realität vom Betrachter abhängt.

Answer

Sie bestätigt die absolute Wahrheit, da physikalische Gesetze für alle gleich sind.

Answer

Sie hat keine Auswirkungen auf die absolute Wahrheit, da sie sich nur mit Physik beschäftigt.

Answer

Sie unterstützt die absolute Objektivität, da physikalische Gesetze unabhängig vom Betrachter gelten.

Question 4

GPS-Systeme nutzen die Spezielle Relativitätstheorie. Erläutere, wie die Zeitdilatation die Positionsgenauigkeit dieser Systeme beeinflusst.

Accepted Answer

Zeitdilatation lässt Uhren auf Satelliten langsamer laufen, was zu Positionsfehlern führt.

Answer

Zeitdilatation hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit von GPS-Systemen.

Answer

Zeitdilatation lässt Uhren auf Satelliten schneller laufen, was die Genauigkeit verbessert.

Answer

Zeitdilatation wirkt nur bei Lichtgeschwindigkeit, daher ist sie für GPS irrelevant.

Question 5

Was beschreibt der kosmologische Horizont in der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die maximale Entfernung, von der uns Licht seit dem Urknall erreichen konnte

Answer

Die Grenze, jenseits derer die Raumzeit unendlich gekrümmt ist

Answer

Die Grenze, jenseits derer die Zeit schneller vergeht

Answer

Die Grenze, jenseits derer die Gesetze der Physik nicht mehr gelten

Question 6

Erläutere das Unsicherheitsprinzip der Quantenmechanik und seine Bedeutung für die Interpretation der Relativitätstheorie.

Accepted Answer

Das Unsicherheitsprinzip besagt, dass die gleichzeitige Messung bestimmter physikalischer Größen, wie Impuls und Ort, durch eine prinzipielle Grenze begrenzt ist.

Answer

Die Unsicherheit in der Quantenmechanik entsteht durch die zufällige Natur der Materie.

Answer

Die Unsicherheitsprinzipien gelten nur für Objekte in atomarer Größenordnung.

Answer

Die Unsicherheit in der Quantenmechanik hat keinen Einfluss auf die Interpretation der Relativitätstheorie.

Question 7

Welche experimentelle Messung ermöglicht die direkte Bestimmung der Gravitationskonstante G?

Accepted Answer

Messung der Gravitationskraft zwischen zwei Massen mit einer Drehwaage

Answer

Messung der Umlaufzeit von Planeten um die Sonne

Answer

Beobachtung des freien Falls von Objekten im Vakuum

Answer

Messung der Gravitationswellen

Question 8

Welche philosophische Erkenntnis ergibt sich aus der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Absolute Raumzeit gibt es nicht.

Answer

Gravitation ist eine Fernwirkung.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Kausalität kann nichtlinear sein.

Question 9

Was ist die relativistische Aberration und welche Bedeutung hat sie für die praktische Astronomie?

Accepted Answer

Die scheinbare Verschiebung der Sternposition aufgrund der Bewegung des Beobachters

Answer

Die scheinbare Verkürzung der Lichtwellenlänge in Bewegungsrichtung des Beobachters

Answer

Die relativistische Aberration ist für die praktische Astronomie irrelevant

Question 10

Erläutere den Zusammenhang zwischen Raum und Zeit nach der Allgemeinen Relativitätstheorie und schildere die Auswirkungen auf die Bewegung von Objekten im Universum.

Accepted Answer

Die Raumzeitkrümmung führt dazu, dass Objekte sich auf gekrümmten Bahnen bewegen.

Answer

Die Raumzeit ist eine flache Oberfläche, auf der sich Objekte geradlinig bewegen.

Answer

Raum und Zeit sind unabhängig voneinander und die Bewegung von Objekten wird nicht durch die Raumzeit beeinflusst.

Question 11

Welche der folgenden Experimente lieferten einen entscheidenden Hinweis auf die Notwendigkeit der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 12

Welche Aussage zur Zeitdilatation ist richtig?

Accepted Answer

Für einen ruhenden Beobachter vergeht die Zeit für einen sich bewegenden Beobachter langsamer.

Answer

Für einen bewegten Beobachter vergeht die Zeit für einen ruhenden Beobachter langsamer.

Answer

Die Zeitdilatation ist nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten relevant.

Question 13

Welche Konsequenz ergibt sich aus der Äquivalenz von Masse und Energie?

Accepted Answer

Masse kann in Energie umgewandelt werden und umgekehrt.

Answer

Masse und Energie sind immer konstant.

Answer

Energie kann nur in Masse umgewandelt werden.

Question 14

Welches Phänomen wird durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Interferenz

Answer

Doppelbrechung

Answer

Beugung

Question 15

Was versteht man unter der Krümmung der Raumzeit?

Accepted Answer

Eine Verzerrung der Raumzeit verursacht durch die Anwesenheit von Masse oder Energie.

Answer

Eine direkte Folge der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Eine Eigenschaft der speziellen Relativitätstheorie.

Question 16

Wer gilt als Begründer der Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

Niels Bohr

Answer

Max Planck

Question 17

Welche Aussage zur Relativität der Gleichzeitigkeit ist zutreffend?

Accepted Answer

Zwei Ereignisse, die für einen Beobachter gleichzeitig sind, können für einen anderen Beobachter zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden.

Answer

Die Gleichzeitigkeit ist ein absoluter Begriff.

Answer

Die Relativität der Gleichzeitigkeit gilt nur für sehr hohe Geschwindigkeiten.

Question 18

Welche Konsequenz hat die Allgemeine Relativitätstheorie für die Navigation?

Accepted Answer

GPS-Satelliten müssen relativistische Effekte berücksichtigen, um genaue Positionsdaten zu liefern.

Answer

Die Relativitätstheorie macht die Navigationssysteme unbrauchbar.

Answer

Die Navigationssysteme sind von der Relativitätstheorie nicht betroffen.

Question 19

Was ist ein Inertialsystem?

Accepted Answer

Ein Bezugssystem, das sich gleichförmig bewegt oder ruht.

Answer

Ein Bezugssystem, das beschleunigt wird.

Answer

Ein Bezugssystem, das rotiert.

Question 20

Welche Aussage zur speziellen Relativitätstheorie ist falsch?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist abhängig vom Bewegungszustand des Beobachters.

Answer

Raum und Zeit sind relativ.

Answer

Die physikalischen Gesetze sind in allen Inertialsystemen die gleichen.

Question 21

Welche Aussage zur Speziellen Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich, unabhängig von ihrer Bewegung.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Answer

Die Längen aller Körper sind für alle Beobachter gleich.

Question 22

Wie lautet die relativistische Energiegleichung?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = mv²

Answer

E = p² / 2m

Answer

E = hf

Question 23

Welche Kernaussage trifft auf die Allgemeine Relativitätstheorie zu?

Accepted Answer

Gravitation ist nicht eine Kraft, sondern eine Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit.

Answer

Gravitation ist eine Anziehungskraft zwischen allen Massen im Universum.

Answer

Gravitation wirkt instantan über beliebige Entfernungen.

Answer

Die Gravitationskraft ist stärker als die elektromagnetische Kraft.

Question 24

Wie wird in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Krümmung der Raumzeit durch massive Objekte beschrieben?

Accepted Answer

Massive Objekte verformen die Raumzeit, was zu einer Ablenkung von Licht und Materie führt.

Answer

Massive Objekte beschleunigen die Raumzeit, wodurch Objekte angezogen werden.

Answer

Massive Objekte verringern die Raumzeit, wodurch Objekte komprimiert werden.

Question 25

Welche Einheit ist in der Allgemeinen Relativitätstheorie die SI-Einheit für die Krümmung der Raumzeit?

Accepted Answer

1 / m²

Answer

J / kg

Answer

N / m

Answer

m / s²

Question 26

Welche Theorie erweitert die Spezielle Relativitätstheorie um die Berücksichtigung der Gravitation?

Accepted Answer

Allgemeine Relativitätstheorie

Answer

Thermodynamik

Answer

Elektrodynamik

Answer

Quantenmechanik

Question 27

Wer gilt als Begründer der Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

Marie Curie

Answer

Max Planck

Question 28

Welche Grundannahme liegt der Speziellen Relativitätstheorie zugrunde?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist für alle Beobachter gleich, unabhängig von ihrer Bewegung oder der Bewegung der Lichtquelle.

Answer

Die Masse eines Körpers nimmt mit seiner Geschwindigkeit ab.

Answer

Die Zeitdilatation tritt nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten auf.

Question 29

Welche Aussage beschreibt eine Konsequenz der Zeitdilatation?

Accepted Answer

Uhren, die sich relativ zueinander bewegen, zeigen unterschiedliche Zeiten an.

Answer

Die Gravitation hat keinen Einfluss auf die Zeit.

Answer

Die Geschwindigkeit des Lichts hängt vom Bewegungssystem des Beobachters ab.

Question 30

Wer gilt als Entwickler der Speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Max Planck

Answer

Isaac Newton

Question 31

Wer gilt als Entwickler der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Marie Curie

Answer

Max Planck

Answer

Isaac Newton

Question 32

Welche Aussage ist ein Grundprinzip der Speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Answer

Die Masse eines Körpers nimmt mit steigender Geschwindigkeit zu.

Question 33

Welche Aussage beschreibt eine Auswirkung der Zeitdilatation?

Accepted Answer

Für einen bewegten Beobachter vergeht die Zeit langsamer als für einen ruhenden Beobachter.

Answer

Für einen bewegten Beobachter vergeht die Zeit schneller als für einen ruhenden Beobachter.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Question 34

Was versteht man unter dem Begriff Raumzeit?

Accepted Answer

Ein vierdimensionales Kontinuum, das Raum und Zeit umfasst.

Answer

Eine zweidimensionale Fläche, die aus Raum und Zeit besteht.

Answer

Ein dreidimensionaler Raum, der durch die Zeit erweitert wird.

Question 35

Wie beschreibt die Allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation?

Accepted Answer

Als Krümmung der Raumzeit durch Materie und Energie.

Answer

Als eine Kraft zwischen zwei Massen.

Answer

Als eine Wirkung zwischen zwei elektrisch geladenen Körpern.

Question 36

Welches Experiment bestätigte die Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie über die Lichtablenkung?

Accepted Answer

Eddington-Experiment

Answer

Rutherford-Experiment

Answer

Hubble-Experiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Question 37

Welche Größe bleibt in der Speziellen Relativitätstheorie unverändert?

Accepted Answer

Raumzeitintervall

Answer

Zeit

Answer

Masse

Answer

Länge

Question 38

Was besagt das Äquivalenzprinzip?

Accepted Answer

Alle Körper fallen in einem Gravitationsfeld mit der gleichen Beschleunigung.

Answer

Alle Körper haben das gleiche Volumen.

Answer

Alle Körper haben die gleiche Masse.

Question 39

Welches astronomische Phänomen wird durch die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Mondfinsternis

Answer

Nordlichter

Answer

Sonnenfinsternis

Question 40

Welche physikalische Größe bleibt in der speziellen Relativitätstheorie für alle Beobachter gleich, unabhängig von deren Bewegungszustand?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c)

Answer

Die Zeit (t)

Answer

Die Geschwindigkeit eines Objekts (v)

Answer

Die Masse eines Objekts (m)

Question 41

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Zeitdilatation gemäß der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

t' = t / √(1 - v²/c²)

Answer

t' = t * √(1 - v²/c²)

Answer

t' = t / (1 - v/c)

Answer

t' = t * v/c

Question 42

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die allgemeine Relativitätstheorie am besten?

Accepted Answer

Gravitation ist eine Krümmung der Raumzeit, verursacht durch die Anwesenheit von Masse und Energie.

Answer

Gravitation ist eine Kraft zwischen Objekten mit Masse.

Answer

Gravitation hat keine Auswirkung auf die Zeit.

Answer

Gravitation wirkt nur auf schwere Objekte.

Question 43

Welche der folgenden Faktoren beeinflussen die Krümmung der Raumzeit gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Masse und Energie

Answer

Temperatur

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Ladung

Question 44

Welches der folgenden Phänomene wird durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Diffraktion

Answer

Interferenz

Answer

Dispersion

Question 45

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Äquivalenz von Masse und Energie?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = hc/λ

Answer

E = mv²

Answer

E = 1/2mv²

Question 46

Welches der folgenden Experimente lieferte experimentelle Beweise für die Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Franck-Hertz-Experiment

Answer

Rutherfordsches Streuexperiment

Question 47

Welche der folgenden Größen ist ein Lorentz-Invarianter, d.h. bleibt in allen Inertialsystemen gleich?

Accepted Answer

Raumzeitintervall

Answer

Zeitintervall

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Question 48

Welche der folgenden Aussagen zur allgemeinen Relativitätstheorie ist wahr?

Accepted Answer

Schwarze Löcher sind Regionen im Weltraum mit einer so starken Gravitationskraft, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann.

Answer

Schwarze Löcher sind nur theoretische Konzepte und wurden noch nie beobachtet.

Answer

Die allgemeine Relativitätstheorie gilt nur für große Gravitationsfelder.

Answer

Die allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Entstehung des Universums.

Question 49

Ein Raumschiff bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,8c (80% der Lichtgeschwindigkeit) relativ zur Erde. Ein Astronaut im Raumschiff misst die Zeit, die es braucht, um eine bestimmte Strecke zurückzulegen. Wie wird diese Zeit im Vergleich zu der Zeit gemessen auf der Erde sein?

Accepted Answer

Die Zeit im Raumschiff wird kürzer gemessen als auf der Erde.

Answer

Die Zeit im Raumschiff wird länger gemessen als auf der Erde.

Answer

Die Zeit im Raumschiff wird genauso schnell gemessen wie auf der Erde.

Question 50

Welche Aussage über die Lichtgeschwindigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist konstant und für alle Beobachter gleich, unabhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle oder des Beobachters.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist abhängig von der Geschwindigkeit der Lichtquelle.

Question 51

Welche der folgenden Größen bleibt im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie konstant?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Answer

Die Masse.

Answer

Die Länge.

Answer

Die Zeit.

Question 52

Ein Objekt bewegt sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit. Was passiert mit seiner Masse?

Accepted Answer

Die Masse des Objekts nimmt zu.

Answer

Die Masse des Objekts bleibt konstant.

Answer

Die Masse des Objekts nimmt ab.

Answer

Die Masse des Objekts wird unendlich groß.

Question 53

Welche Aussage über die allgemeine Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Gravitation als eine Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit durch Masse, Energie und Impuls.

Answer

Die allgemeine Relativitätstheorie ist eine Erweiterung der klassischen Mechanik.

Answer

Die allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Entstehung des Universums.

Question 54

Ein Raumschiff befindet sich in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Welche der folgenden Aussagen ist korrekt?

Accepted Answer

Die Zeit im Raumschiff wird langsamer gemessen als in großer Entfernung vom Schwarzen Loch.

Answer

Die Zeit im Raumschiff wird schneller gemessen als in großer Entfernung vom Schwarzen Loch.

Answer

Die Zeit im Raumschiff wird genauso schnell gemessen wie in großer Entfernung vom Schwarzen Loch.

Question 55

Zwei Beobachter A und B befinden sich in unterschiedlichen Bezugssystemen. Beobachter A befindet sich in Ruhe, während Beobachter B sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Beobachter A misst die Zeitdauer eines Ereignisses als 10 Sekunden. Welche Zeitdauer misst Beobachter B?

Accepted Answer

Beobachter B misst eine kürzere Zeitdauer als Beobachter A.

Answer

Beobachter B misst die gleiche Zeitdauer wie Beobachter A.

Answer

Beobachter B misst eine längere Zeitdauer als Beobachter A.

Question 56

Welche Aussage über die Gravitation im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Gravitation ist eine Folge der Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit durch Masse und Energie.

Answer

Die Gravitation ist eine Eigenschaft von Teilchen, die sich im Raum bewegen.

Answer

Die Gravitation ist eine Kraft, die zwischen allen Massen wirkt.

Question 57

Welche der folgenden Aussagen ist eine Folge der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Masse eines Objekts nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist nicht konstant.

Question 58

Welche Aussage über die Lichtgeschwindigkeit ist laut der Speziellen Relativitätstheorie richtig?

Accepted Answer

Sie ist für alle Beobachter konstant, unabhängig von ihrer Bewegung oder der Bewegung der Lichtquelle.

Answer

Sie nimmt mit zunehmender Entfernung zu.

Answer

Sie ist abhängig von der Bewegung der Lichtquelle.

Answer

Sie ist unendlich.

Question 59

Wie verändert sich die Zeitdilatation bei zunehmender Geschwindigkeit?

Accepted Answer

Sie nimmt zu.

Answer

Sie bleibt konstant.

Answer

Sie wird negativ.

Answer

Sie nimmt ab.

Question 60

Was beschreibt die Allgemeine Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Gravitation als Krümmung der Raumzeit.

Answer

Die Wechselwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern.

Answer

Die Bewegung von Körpern mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Die Thermodynamik geschlossener Systeme.

Question 61

Welcher Effekt tritt laut der Allgemeinen Relativitätstheorie bei hohen Gravitationsfeldern auf?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Comptoneffekt

Answer

Dopplereffekt

Answer

Zeeman-Effekt

Question 62

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Masse-Energie-Äquivalenz laut der Speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

E=mc²

Answer

F=ma

Answer

Q=CV

Answer

U=RI²

Question 63

Welche der folgenden Größen ist ein Lorentz-Invariante?

Accepted Answer

Raumzeitintervall

Answer

Zeit

Answer

Länge

Answer

Geschwindigkeit

Question 64

Welche Aussage über das Äquivalenzprinzip ist richtig?

Accepted Answer

Es besagt, dass alle Massen gleichartigen Gravitationswirkungen unterliegen.

Answer

Es ist eine Konsequenz der Speziellen Relativitätstheorie.

Answer

Es erklärt die Bewegung von Planeten um die Sonne.