Relativitätstheorie lernen: Online-Quizze und Übungen für Klasse 12

Question 1

Welche Aussage beschreibt laut Einsteins Relativitätstheorie das Relativitätsprinzip?

Accepted Answer

Die physikalischen Gesetze sind in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Die physikalischen Gesetze gelten nur in bestimmten Bezugssystemen.

Answer

Es gibt ein bevorzugtes Bezugssystem, in dem die physikalischen Gesetze am einfachsten sind.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen unterschiedlich.

Question 2

Welche Aussage beschreibt das Äquivalenzprinzip korrekt?

Accepted Answer

Physikalische Gesetze gelten in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Schwerkraft wirkt auf alle Objekte proportional zu ihrer Masse.

Answer

In beschleunigten Systemen unterscheiden sich Schwerkraft und Trägheitskräfte.

Question 3

Welche Eigenschaft der Lorentz-Transformation ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie transformiert Raum- und Zeitkoordinaten in bewegte Bezugssysteme.

Accepted Answer

Sie erhält die Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Sie gilt nur für Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Sie ist eine nichtlineare Transformation.

Question 4

Welche grundlegende Erkenntnis über die Natur von Raumzeit ergibt sich direkt aus der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Raum und Zeit sind dynamisch und können durch Masse und Energie gekrümmt werden.

Answer

Raum und Zeit sind absolute, unveränderliche Größen.

Answer

Raum und Zeit sind voneinander unabhängige Einheiten.

Answer

Raum und Zeit sind unendlich und grenzenlos.

Question 5

Welche Aussage zur Relativitätstheorie trifft zu?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Sie gilt nur für Objekte mit sehr hoher Geschwindigkeit.

Answer

Sie dient ausschließlich zur Beschreibung der Planetenbewegung.

Answer

Sie wurde von Isaac Newton aufgestellt.

Question 6

Welche Aussage über die Lichtgeschwindigkeit im Rahmen der speziellen Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist im Bezugssystem des Beobachters konstant.

Answer

Sie ist nur für Beobachter in Ruhe konstant.

Answer

Sie hängt von der Bewegungsrichtung des Lichts ab.

Question 7

Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine der beiden Grundannahmen der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

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

Accepted Answer

Die physikalischen Gesetze sind für alle Inertialsysteme identisch.

Answer

Die Masse eines Objekts nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter mit gleicher Geschwindigkeit.

Question 8

Wie wirkt sich die Bewegung eines Beobachters auf die Zeitdilatation in der speziellen Relativitätstheorie aus?

Accepted Answer

Die Zeitdilatation bewirkt, dass die Zeit für den bewegten Beobachter langsamer vergeht.

Answer

Die Zeitdilatation tritt nicht auf, wenn sich der Beobachter bewegt.

Answer

Die Zeitdilatation hängt nur von der Bewegung des Beobachters ab.

Answer

Die Zeitdilatation führt dazu, dass die Zeit für den ruhenden Beobachter schneller vergeht.

Question 9

Welcher Effekt dient als Beleg für die kosmologische Expansion des Universums?

Accepted Answer

Rotverschiebung des Lichts ferner Galaxien

Answer

Abnehmende Rotationsgeschwindigkeit ferner Galaxien

Answer

Steigende Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung

Answer

Zunehmende Anzahl an Sternen in unserer Galaxie

Question 10

Wie beeinflusst die Anwesenheit von Masse und Energie die Raumzeit laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Sie krümmt sie

Answer

Sie dehnt sie aus

Answer

Sie komprimiert sie

Question 11

Welche Aussage beschreibt die Lorentz-Transformation am besten?

Accepted Answer

Sie wandelt Raum- und Zeitkoordinaten zwischen bewegten Bezugssystemen um.

Accepted Answer

Sie beinhaltet den Lorentzfaktor.

Answer

Sie gilt nur für Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Sie basiert auf der Äquivalenz von Masse und Energie.

Question 12

Wie beeinflusst die Zeitdilatation, die in der Speziellen Relativitätstheorie beschrieben wird, die Zeitmessung für einen Beobachter in Bewegung im Vergleich zu einem ruhenden Beobachter?

Accepted Answer

Die Zeit vergeht für einen bewegten Beobachter langsamer.

Answer

Die Zeit vergeht für einen bewegten Beobachter schneller.

Answer

Die Zeit vergeht für einen bewegten Beobachter gleich schnell.

Question 13

Welches Experiment lieferte den ersten experimentellen Nachweis für die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Hafele-Keating-Experiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Sagnac-Experiment

Answer

Foucault-Pendel

Question 14

Was verursacht die Ablenkung von Licht durch Gravitation?

Accepted Answer

Das Gravitationsfeld eines massiven Objekts

Answer

Die Lichtbrechung in der Atmosphäre

Answer

Die Interferenz von Lichtwellen

Question 15

Wie verändert sich die Länge eines Objekts, wenn es sich im Vergleich zu einem Beobachter mit hoher Geschwindigkeit bewegt?

Accepted Answer

Die Länge des Objekts wird für den Beobachter, relativ zu dem es sich bewegt, in Bewegungsrichtung verkürzt.

Answer

Die Länge des Objekts bleibt für alle Beobachter gleich.

Answer

Die Länge des Objekts wird für den Beobachter, relativ zu dem es sich bewegt, in Bewegungsrichtung verlängert.

Question 16

Wie wirkt sich die Zeitdilatation auf die Zeit aus?

Accepted Answer

Sie vergeht für bewegte Objekte langsamer.

Answer

Sie vergeht für ruhende Objekte langsamer.

Answer

Sie vergeht für alle Objekte gleich schnell.

Question 17

Was besagt das Relativitätsprinzip?

Accepted Answer

Physikalische Gesetze sind in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Bezugssystemen konstant.

Answer

Die Zeit vergeht in allen Inertialsystemen gleich schnell.

Question 18

Welches Prinzip besagt, dass die physikalischen Gesetze in allen Inertialsystemen gleich sind?

Accepted Answer

Relativitätsprinzip

Answer

Äquivalenzprinzip

Answer

Prinzip der kleinsten Wirkung

Question 19

Welche Aussage über die Zeitdilatation und Längenkontraktion in der speziellen Relativitätstheorie ist richtig?

Accepted Answer

Die Länge eines Objekts erscheint für einen ruhenden Beobachter kürzer als seine tatsächliche Länge.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Objekte gleich schnell, egal wie schnell sie sich bewegen.

Answer

Die Masse eines Objekts nimmt zu, wenn es sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt.

Question 20

Welche Aussage beschreibt die kosmologische Expansion des Universums korrekt?

Accepted Answer

Das gesamte Universum dehnt sich gleichmäßig aus, wodurch sich der Abstand zwischen den Galaxien mit der Zeit vergrößert.

Answer

Nur bestimmte Regionen des Universums dehnen sich aus, während andere unverändert bleiben.

Answer

Die Expansionsrate des Universums nimmt mit der Zeit ab und führt zu einer Verlangsamung der Expansion.

Answer

Die kosmologische Expansion wird durch die Anziehungskraft der Materie im Universum verursacht.

Question 21

Welches Experiment bestätigte die Zeitdilatation in Einsteins spezieller Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Hafele-Keating-Experiment

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Foucault-Pendel

Answer

Doppler-Effekt

Question 22

Welche Massen werden laut Äquivalenzprinzip in einem Gravitationsfeld gleich beschleunigt?

Accepted Answer

Beide Massen

Answer

Nur die schwere Masse

Answer

Nur die träge Masse

Question 23

Wie wird der Gravitationslinseneffekt in der Astronomie oder Kosmologie genutzt? Nenne eine Anwendung und erläutere ihre Funktionsweise.

Accepted Answer

Ermittlung der Massenverteilung im Universum durch Analyse der Verzerrung des Lichts von Galaxienhaufen.

Answer

Schätzung der Entfernung weit entfernter Objekte anhand ihrer scheinbaren Helligkeit.

Answer

Untersuchung der Eigenschaften Schwarzer Löcher durch Beobachtung der Materieakkretion.

Answer

Detektion von Gravitationswellen durch Messung der Verzögerung von Lichtsignalen.

Question 24

Welche Aussage ist eine wichtige Schlussfolgerung aus Einsteins Formel E=mc²?

Accepted Answer

Masse kann in Energie umgewandelt werden.

Accepted Answer

Energie kann in Masse umgewandelt werden.

Answer

Die Masse eines sich bewegenden Objekts ist größer als seine Masse in Ruhe.

Answer

Die Masse eines Objekts kann ohne Energieänderung verringert werden.

Question 25

Welche Auswirkung hat die Lorentz-Transformation auf Längen in Bewegungsrichtung?

Accepted Answer

Verkürzung

Answer

Verlängerung

Answer

Keine Änderung

Question 26

Welcher Parameter in der Schwarzschild-Metrik gibt den Radius eines Schwarzen Lochs an?

Accepted Answer

r

Answer

Ereignishorizont

Question 27

Welches Prinzip besagt, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum für alle Beobachter gleich ist?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit hängt von der Bewegung des Beobachters ab.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit hängt vom Medium ab.

Question 28

Wie trug das Äquivalenzprinzip zur Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie bei?

Accepted Answer

Es zeigte, dass Beschleunigung und Gravitation gleichwertig sind, was Einstein half, Gravitation als Krümmung der Raumzeit zu verstehen.

Answer

Es besagt, dass die physikalischen Gesetze für alle Beobachter gleich sind, unabhängig vom Bezugssystem.

Answer

Es besagt, dass Masse und Energie äquivalent sind.

Answer

Es spielt keine Rolle bei der Formulierung der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Question 29

Wie beschreibt die Allgemeine Relativitätstheorie das Phänomen der Gravitation?

Accepted Answer

Gravitation ist eine Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit.

Answer

Gravitation ist eine Anziehungskraft zwischen zwei Massen.

Answer

Gravitation wirkt nur auf Objekte mit Masse.

Answer

Gravitation ist eine instantane Wechselwirkung.

Question 30

Welche Anwendung der Relativitätstheorie ermöglicht die präzise Positionsbestimmung in modernen Technologien wie GPS und Satellitennavigation?

Accepted Answer

Zeitsynchronisationskorrektur

Answer

Signalreichweitenverbesserung

Answer

Energieverbrauchssenkung von Satelliten

Question 31

Wie beeinflusst die Krümmung der Raumzeit die Bahnen von Himmelskörpern?

Accepted Answer

Die Krümmung der Raumzeit bewirkt eine Ablenkung der Himmelskörper auf gekrümmte Bahnen.

Answer

Die Krümmung der Raumzeit hat keine Auswirkungen auf die Bewegung von Himmelskörpern.

Answer

Die Krümmung der Raumzeit verstärkt die Bewegung von Himmelskörpern.

Answer

Die Krümmung der Raumzeit verlangsamt die Bewegung von Himmelskörpern.

Question 32

Was beschreibt die Allgemeine Relativitätstheorie in erster Linie?

Accepted Answer

Die Krümmung der Raumzeit durch Gravitation

Answer

Die Bewegung von Körpern mit hoher Geschwindigkeit

Answer

Die Entstehung von Schwarzen Löchern

Answer

Die Wechselwirkung elektromagnetischer Felder

Question 33

Wie lautet die berühmte Gleichung, die die Masse-Energie-Äquivalenz ausdrückt?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = mc

Answer

E = m/c

Answer

E = c²m

Question 34

Was beschreibt die Raumzeitkrümmung am besten?

Accepted Answer

Die Verzerrung des Raums um massereiche Körper

Answer

Die Abweichung des Lichts von geraden Pfaden

Answer

Die Anziehungskraft zwischen Objekten mit Masse

Answer

Die Ausdehnung des Universums

Question 35

Welches Experiment lieferte den ersten experimentellen Beweis für die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Das Hafele-Keating-Experiment

Answer

Das Trouton-Rankine-Experiment

Answer

Das Michelson-Morley-Experiment

Answer

Das Cavendish-Experiment

Question 36

Welche Aussage über Schwarze Löcher ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie entstehen aus dem Kollaps massereicher Sterne.

Answer

Sie sind Regionen im Raum mit unendlicher Masse.

Answer

Sie können nur durch Radiowellen beobachtet werden.

Answer

Sie befinden sich ausschließlich in Galaxienkernen.

Question 37

Welche Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie wurde durch die Beobachtung von Quasaren bestätigt?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Zeitdilatation

Answer

Precession des Perihels des Merkur

Answer

Ablenkung von Licht durch die Sonne

Question 38

Welche Aussage über die Relativitätstheorie ist inkorrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine Quantentheorie.

Answer

Sie ist eine klassische Theorie.

Answer

Sie hat wichtige Anwendungen in der Kosmologie.

Answer

Sie wurde von Albert Einstein entwickelt.

Question 39

Welches Phänomen ist ein Beispiel für eine relativistische Auswirkung?

Accepted Answer

Die Bewegung eines Flugzeugs mit hoher Geschwindigkeit

Answer

Die Drehung der Erde um ihre Achse

Answer

Die Beschleunigung eines Autos

Answer

Der freie Fall eines Apfels

Question 40

Welche experimentellen Herausforderungen und technischen Fortschritte sind mit der Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie im Zusammenhang mit Gravitationswellen verbunden?

Accepted Answer

Herausforderungen: Geringe Amplitude, Rauschen; Fortschritte: Hochempfindliche Detektoren, mehrere Standorte

Answer

Herausforderungen: Ablenkungen; Fortschritte: Satellitendetektoren

Answer

Herausforderungen: Direkter Nachweis; Fortschritte: Indirekte Methoden (Doppelpulsare)

Question 41

Welcher Aspekt der Relativitätstheorie ist für die Kosmologie am bedeutendsten?

Accepted Answer

Erklärung der kosmischen Expansion

Answer

Widerlegung der Urknalltheorie

Answer

Keine Auswirkung auf das Verständnis der großräumigen Struktur des Universums

Question 42

Welche philosophischen Auswirkungen haben Einsteins Relativitätstheorien auf unser Verständnis der Zeit?

Accepted Answer

Zeit ist relativ und fundamental.

Answer

Zeit ist absolut und unveränderlich.

Answer

Zeit ist eine Illusion, die von unserer Wahrnehmung abhängt.

Answer

Zeit ist zyklisch und wiederholt sich ständig.

Question 43

Wie beeinflusst die Krümmung der Raumzeit die Bewegung von Himmelskörpern gemäß Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Himmelskörper bewegen sich auf gekrümmten Bahnen.

Answer

Himmelskörper bewegen sich auf geraden Linien.

Answer

Die Krümmung der Raumzeit hat keinen Einfluss auf die Bewegung von Himmelskörpern.

Answer

Himmelskörper bewegen sich mit konstanter Geschwindigkeit.

Question 44

Wie beeinflussen Einsteins Relativitätstheorien unser Verständnis von Raum und Zeit?

Accepted Answer

Raum und Zeit können sich verändern.

Answer

Raum und Zeit sind unveränderlich und unabhängig voneinander.

Answer

Raum und Zeit sind eine Täuschung.

Answer

Das Verhältnis von Raum und Zeit bleibt immer gleich.

Question 45

Welche Aussage über die Zeitdilatation beschreibt ihre Wirkung korrekt?

Accepted Answer

Beobachter in Bewegung erleben eine Verlangsamung der Zeit.

Answer

Beobachter in Bewegung erleben eine Beschleunigung der Zeit.

Answer

Die Zeitdilatation ist unabhängig von der Masse des sich bewegenden Objekts.

Answer

Die Zeitdilatation tritt nur in der Nähe von Schwarzen Löchern auf.

Question 46

Welcher Wert ist korrekt für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?

Accepted Answer

299.792 km/s

Answer

300.000 km/s

Answer

186.282 Meilen pro Sekunde

Answer

340 Meter pro Sekunde

Question 47

Welche Konsequenz ergibt sich aus der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter konstant.

Answer

Das Universum hat keinen Anfang und kein Ende.

Answer

Schwere Gegenstände fallen schneller als leichte Gegenstände.

Answer

Die Newtonschen Bewegungsgesetze gelten bei allen Geschwindigkeiten.

Question 48

Was beschreibt die Raumkrümmung?

Accepted Answer

Eine Krümmung der Raumzeit durch die Anwesenheit von Masse oder Energie.

Answer

Eine optische Täuschung, die durch schnelle Bewegungen entsteht.

Answer

Eine Verformung des Raumes durch Gravitationskräfte.

Answer

Eine mathematische Abstraktion zur Beschreibung der Bewegung von Objekten.

Question 49

Welche Beobachtung führte Albert Einstein zur Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Präzession des Perihels des Merkur

Answer

Die Expansion des Universums

Answer

Die Existenz von Gravitationswellen

Answer

Die Ablenkung von Sternenlicht durch die Sonne

Question 50

Welche Größe ist in der Relativitätstheorie ein Skalar?

Accepted Answer

Masse

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Energie

Answer

Impuls

Question 51

Was ist ein Inertialsystem?

Accepted Answer

Ein Bezugssystem, in dem sich Körper ohne äußere Krafteinwirkung geradlinig und gleichförmig bewegen.

Answer

Ein Bezugssystem, in dem sich ein Beobachter in Ruhe befindet.

Answer

Ein Bezugssystem, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

Answer

Ein Bezugssystem, das sich auf einem rotierenden Planeten befindet.

Question 52

Was ist ein Schwarzes Loch?

Accepted Answer

Ein Bereich im Raum mit so starker Gravitation, dass nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann.

Answer

Ein Stern, der seine gesamte Materie ausgestoßen hat.

Answer

Ein Gebiet mit unendlich hoher Dichte und Temperatur.

Answer

Ein Ort, an dem die Gesetze der Physik nicht gelten.

Question 53

Welche Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie wurde experimentell bestätigt?

Accepted Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Zeitdilatation

Answer

Dopplereffekt

Answer

Brechung von Licht in Wasser

Question 54

Was beschreibt die allgemeine Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Gravitation als Krümmung der vierdimensionalen Raumzeit.

Answer

Die Bewegung von Teilchen bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Answer

Die Wechselwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern.

Answer

Die Entstehung des Universums.

Question 55

Was ist eine Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine mathematische Transformation, die die Koordinaten von Ereignissen zwischen Inertialsystemen umrechnet.

Answer

Ein physikalisches Experiment zur Messung der Lichtgeschwindigkeit.

Question 56

Welche der folgenden Größen ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?

Accepted Answer

299.792.458 m/s

Answer

186.000 km/s

Answer

340 m/s

Answer

108.000.000 km/h

Question 57

Was ist die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Die Verlangsamung der Zeit für Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen.

Answer

Die Beschleunigung der Zeit für Körper, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern.

Answer

Die Ausdehnung der Zeit für Ereignisse, die weit voneinander entfernt sind.

Question 58

Was ist die Längenkontraktion?

Accepted Answer

Die Verkürzung von Objekten in Bewegungsrichtung.

Answer

Die Komprimierung von Objekten in der Nähe von Schwarzen Löchern.

Answer

Die Krümmung von Objekten in starken Gravitationsfeldern.

Answer

Die Verlängerung von Objekten in Bewegungsrichtung.

Question 59

Was besagt das Äquivalenzprinzip?

Accepted Answer

Gravitation und Trägheitskräfte sind in einem lokalen Inertialsystem ununterscheidbar.

Answer

Zeit und Raum sind äquivalent.

Answer

Masse und Energie sind äquivalent.

Question 60

Was ist eine Schwarzschild-Metrik?

Accepted Answer

Eine mathematische Beschreibung der Raumzeit um ein massebehaftetes Objekt.

Answer

Eine Theorie, die die Entstehung des Universums beschreibt.

Answer

Eine experimentelle Methode zur Messung der Gravitationskonstante.

Question 61

Was ist ein Gravitationslinseneffekt?

Accepted Answer

Die Ablenkung von Lichtstrahlen durch die Gravitation eines massiven Objekts.

Answer

Die Reflexion von Licht durch eine Oberfläche.

Answer

Die Absorption von Licht durch Materie.

Question 62

Welche Aussage zur Speziellen Relativitätstheorie beschreibt korrekt, dass die Lichtgeschwindigkeit in allen Inertialsystemen konstant ist?

Accepted Answer

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

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit variiert je nach Bewegung der Lichtquelle.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit variiert je nach Bewegung des Beobachters.

Question 63

Was ist gemäß der Speziellen Relativitätstheorie die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Die Verlangsamung der Zeit für einen bewegten Beobachter relativ zu einem ruhenden Beobachter.

Answer

Die Verlangsamung der Zeit für einen ruhenden Beobachter relativ zu einem bewegten Beobachter.

Answer

Die Beschleunigung der Zeit für einen bewegten Beobachter relativ zu einem ruhenden Beobachter.

Question 64

Welches grundlegende Prinzip der Allgemeinen Relativitätstheorie besagt, dass Gravitation eine Krümmung der Raumzeit ist?

Accepted Answer

Die Anwesenheit von Masse und Energie krümmt die Raumzeit, und diese Krümmung bewirkt, dass sich Objekte bewegen.

Answer

Gravitation ist durch elektromagnetische Kräfte erklärbar.

Answer

Gravitation ist eine Kraft, die unabhängig von Raum und Zeit wirkt.

Answer

Gravitation ist eine Anziehungskraft zwischen Massen.