Spezielle Relativitätstheorie: Online-Quiz für Physik-Studenten

Question 1

Welche der folgenden Aussagen zur Lorentz-Transformation beschreibt ihre Eigenschaften korrekt?

Accepted Answer

Die Lorentz-Transformationen garantieren, dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter konstant bleibt.

Answer

Die Lorentz-Transformationen sind nichtlineare Transformationen.

Answer

Die Lorentz-Transformationen sind nicht invariant unter Wechsel des Inertialsystems.

Answer

Die Lorentz-Transformationen gelten nur für Geschwindigkeiten, die deutlich kleiner als die Lichtgeschwindigkeit sind.

Question 2

Welche Aussage über die Lichtgeschwindigkeit ist eine Konsequenz der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Sie ist in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Sie hängt von der Bewegungsrichtung des Beobachters ab.

Answer

Sie ist unendlich groß.

Answer

Sie nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit des Beobachters ab.

Question 3

Was beschreibt die Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Die Umrechnung von Koordinaten eines Ereignisses von einem Inertialsystem in ein anderes

Answer

Die Berechnung der Masse eines Objekts

Answer

Die Vorhersage der Zeitdilatation

Answer

Die Erklärung der Gravitation

Question 4

Welche Aussage über die Längenkontraktion ist korrekt?

Accepted Answer

Die Länge eines Objekts nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab.

Answer

Die Länge eines Objekts bleibt konstant.

Answer

Die Länge eines Objekts nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu.

Answer

Die Länge eines Objekts ist abhängig von der Masse des Objekts.

Question 5

Welches Experiment lieferte experimentelle Beweise für die Vorhersagen der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Foucault-Pendel

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 6

Welche Einschränkung gilt für die spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Sie gilt nur für Inertialsysteme.

Answer

Sie berücksichtigt die Gravitation.

Answer

Sie kann bei hohen Geschwindigkeiten nicht angewendet werden.

Answer

Sie widerspricht der klassischen Physik.

Question 7

Welche berühmte Gleichung stammt aus der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

E=mc²

Answer

F=ma

Answer

s=vt

Answer

F=GMm/r²

Question 8

Wer entwickelte die spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

Marie Curie

Answer

Max Planck

Question 9

Welche Aussage trifft auf die Spezielle Relativitätstheorie zu?

Accepted Answer

Sie beschreibt die Relativität von Raum und Zeit.

Answer

Sie gilt nur für Beobachter, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.

Answer

Sie gilt nur für sehr hohe Geschwindigkeiten, nahe der Lichtgeschwindigkeit.

Answer

Sie wurde von Isaac Newton entwickelt.

Question 10

Was versteht man unter der Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine mathematische Gleichung, die die Koordinaten eines Ereignisses in einem Inertialsystem in die eines anderen Inertialsystems transformiert.

Answer

Ein Experiment, das die Relativität der Zeit nachweist.

Answer

Eine Theorie, die die Existenz von Schwarzen Löchern vorhersagt.

Answer

Ein Gerät, das die Geschwindigkeit des Lichts messen kann.

Question 11

Welche Aussage über die Lichtgeschwindigkeit trifft zu?

Accepted Answer

Sie ist die größte mögliche Geschwindigkeit im Universum.

Answer

Sie ist abhängig vom Bezugssystem des Beobachters.

Answer

Sie hängt von der Wellenlänge des Lichts ab.

Answer

Sie ist nur in einem Vakuum konstant.

Question 12

Was versteht man unter Zeitdilatation?

Accepted Answer

Die Veränderung der Zeit für bewegte Objekte, abhängig von ihrer Geschwindigkeit relativ zu einem Inertialsystem.

Answer

Die Beschleunigung der Zeit für beschleunigte Objekte.

Answer

Die Ausdehnung der Zeit für Objekte in starken Gravitationsfeldern.

Answer

Die Verkürzung der Zeit für Objekte in Bewegung.

Question 13

Wie lautet die berühmte Äquivalenzformel von Masse und Energie?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

m = E/c²

Answer

c² = E/m

Answer

E = m/c²

Question 14

Was ist der Doppler-Effekt in der Speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Änderung der Frequenz von Licht oder Schall, die von einer sich bewegenden Quelle oder einem sich bewegenden Beobachter wahrgenommen wird.

Answer

Die Ausbreitung von Licht in einem Medium.

Answer

Die Interferenz von Lichtwellen.

Answer

Die Beugung von Licht.

Question 15

Welche physikalischen Gesetze beschreibt die spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Gesetze, die für Beobachter in gleichförmiger Bewegung gelten

Answer

Die Gesetze der Thermodynamik

Answer

Die Gesetze der Quantenmechanik

Answer

Die Gesetze der Gravitation

Question 16

Was ist die Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine mathematische Transformation, die Raum- und Zeitkoordinaten zwischen Inertialsystemen umwandelt

Answer

Ein physikalisches Gesetz, das die Bewegung von Lichtteilchen beschreibt

Answer

Eine experimentelle Methode zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit

Answer

Ein Postulat, das die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aussagt

Question 17

Was ist die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Die Verlangsamung der Zeit für Beobachter in Bewegung relativ zu ruhenden Beobachtern

Answer

Die Beschleunigung der Zeit für Beobachter in Ruhe relativ zu bewegten Beobachtern

Answer

Die Umkehrung der Zeitrichtung für Beobachter mit sehr hoher Geschwindigkeit

Answer

Die Unabhängigkeit der Zeit vom Bewegungszustand des Beobachters

Question 18

Was ist die Längenkontraktion?

Accepted Answer

Die Verkürzung von Objekten in Bewegungsrichtung relativ zur Länge in Ruhe

Answer

Die Verlängerung von Objekten senkrecht zur Bewegungsrichtung relativ zur Länge in Ruhe

Answer

Die Vergrößerung der Masse von Objekten in Bewegung

Answer

Die Umwandlung von Masse in Energie für Objekte mit hohen Geschwindigkeiten

Question 19

Welche der folgenden Einheiten ist die SI-Einheit für die Zeit?

Accepted Answer

Sekunde

Answer

Minute

Answer

Stunde

Answer

Tag

Question 20

Was ist ein Inertialsystem?

Accepted Answer

Ein Bezugssystem, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt oder in Ruhe befindet

Answer

Ein Bezugssystem, das sich beschleunigt

Answer

Ein Bezugssystem, das rotiert

Answer

Ein Bezugssystem, das sich in einem Gravitationsfeld befindet

Question 21

Wer gilt als Begründer der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

James Clerk Maxwell

Answer

Marie Curie

Question 22

Was ist eine Lichtuhr?

Accepted Answer

Eine Uhr, die die Zeit anhand der Laufzeit von Lichtsignalen misst

Answer

Eine Uhr, die die Zeit anhand von Atomübergängen misst

Answer

Eine Uhr, die die Zeit anhand mechanischer Schwingungen misst

Answer

Eine Uhr, die die Zeit anhand von GPS-Signalen misst

Question 23

Welche der folgenden Aussagen über die spezielle Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie widerlegt die Newtonsche Physik für hohe Geschwindigkeiten

Answer

Sie gilt nur für Objekte mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit

Answer

Sie ist eine klassische physikalische Theorie

Answer

Sie besagt, dass die Zeit für alle Beobachter gleich ist

Question 24

Die Spezielle Relativitätstheorie beschreibt physikalische Gesetzmäßigkeiten für:

Accepted Answer

Gleichförmig bewegte Beobachter

Answer

Beschleunigte Beobachter

Answer

Objekte mit sehr hohen Geschwindigkeiten

Answer

Alle Beobachter, unabhängig von ihrer Bewegung

Question 25

Welche Konstante spielt in der Speziellen Relativitätstheorie eine zentrale Rolle?

Accepted Answer

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

Answer

Gravitationskonstante

Answer

Avogadro-Konstante

Answer

Gas-Konstante

Question 26

Die Zeitdilatation wird durch folgende Gleichung beschrieben:

Accepted Answer

Δt' = Δt / γ

Answer

Δt = Δt' * γ

Answer

t = Δt' * c

Answer

t = Δt * c

Question 27

Die Energie-Masse-Äquivalenz nach Einstein lautet:

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = ½ mv²

Answer

E = F/t

Answer

E = hf

Question 28

Wer entwickelte die Spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

Stephen Hawking

Answer

Galileo Galilei

Question 29

Nenne ein modernes Experiment, das die Vorhersage der Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie überprüft hat, und erläutere es kurz.

Accepted Answer

GPS-Satelliten

Answer

Teilchenbeschleuniger

Answer

Foucault-Pendel

Answer

Doppelspaltexperiment

Question 30

Welche der folgenden Größen ist nach der speziellen Relativitätstheorie nicht invariant?

Accepted Answer

Zeit

Answer

Ruhemasse

Answer

Impuls

Answer

Ladung

Question 31

Wie hoch ist der Wert der Relativitätskonstante?

Accepted Answer

c = 299.792.458 m/s

Answer

e = 1,602 · 10^-19 C

Answer

G = 6,67430 · 10^-11 m³/(kg s²)

Answer

h = 6,626 · 10^-34 Js

Question 32

Was bedeutet die Zeitdilatation?

Accepted Answer

Bewegende Objekte altern langsamer.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Objekte gleich schnell.

Answer

Die Zeitdilatation ist nur bei hohen Geschwindigkeiten relevant.

Answer

Die Zeit wird durch Beschleunigungdilatation beeinflusst.

Question 33

Welche Konsequenz hat die Längenkontraktion?

Accepted Answer

Ein bewegtes Objekt erscheint in Bewegungsrichtung verkürzt.

Answer

Die Längenkontraktion ist nur bei hohen Geschwindigkeiten relevant.

Answer

Ein bewegtes Objekt erscheint in Bewegungsrichtung gestreckt.

Question 34

Welche Aussage ist eine Konsequenz der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Masse und Energie sind äquivalent.

Answer

Der Äther ist der Träger der elektromagnetischen Wellen.

Answer

Die Zeit ist eine absolute Größe.

Answer

Die Bewegungsgesetze von Newton gelten für alle Geschwindigkeiten.

Question 35

Welche Bedeutung hat der Begriff Relativität?

Accepted Answer

Physikalische Gesetze sind für alle Beobachter, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, gültig.

Answer

Physikalische Gesetze sind nur für Beobachter in Ruhe gültig.

Question 36

Welche der folgenden Größen ist eine Vierervektorgröße?

Accepted Answer

Zeit-Raum-Vektor

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Impuls

Answer

Beschleunigung

Question 37

Was ist die Minkowski-Metrik?

Accepted Answer

Eine Metrik, die den Abstand zwischen zwei Ereignissen im Raum-Zeit-Kontinuum bestimmt.

Answer

Eine Metrik, die den Abstand zwischen zwei Punkten im dreidimensionalen Raum bestimmt.

Answer

Eine Metrik, die die Zeitdilatation beschreibt.

Question 38

Welche der folgenden Größen ist eine Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine Transformation, die den Übergang zwischen zwei Inertialsystemen ermöglicht.

Answer

Eine Transformation, die den Übergang zwischen zwei nicht-inertialsystemen ermöglicht.

Answer

Eine Transformation, die die Zeitdilatation beschreibt.

Question 39

Wie wirkt sich die spezielle Relativitätstheorie auf die klassische Mechanik aus?

Accepted Answer

Sie zeigt die Grenzen der klassischen Mechanik bei hohen Geschwindigkeiten auf.

Answer

Sie bestätigt die klassische Mechanik für alle Geschwindigkeiten.

Answer

Sie ersetzt die klassische Mechanik vollständig.

Question 40

Was beschreibt der Lorentz-Faktor?

Accepted Answer

Den Zusammenhang zwischen Zeitdilatation und Längenkontraktion

Answer

Ein Maß für die Beschleunigung eines sich bewegenden Objekts.

Answer

Die Konstante, die die Lichtgeschwindigkeit darstellt.

Question 41

Wie verändert sich die Länge eines Objekts, wenn es sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt?

Accepted Answer

Es verkürzt sich in Bewegungsrichtung.

Answer

Es verlängert sich in Bewegungsrichtung.

Answer

Es dreht sich.

Answer

Es bleibt unverändert.

Question 42

Welche der folgenden Aussagen ist eine Konsequenz der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Energie eines Objekts ist proportional zum Quadrat seiner Masse.

Answer

Die Schwerkraft ist eine Abstoßungskraft zwischen allen Massen.

Answer

Die Newtonschen Bewegungsgesetze gelten für alle Geschwindigkeiten.

Question 43

Welches Gedankenexperiment inspirierte Einsteins Verständnis der Relativität?

Accepted Answer

Das Michelson-Morley-Experiment

Answer

Das Stern-Gerlach-Experiment

Answer

Das Doppelspaltexperiment

Answer

Das Rutherford-Experiment

Question 44

Welche der folgenden Größen wird durch die spezielle Relativitätstheorie nicht beeinflusst?

Accepted Answer

Elektrische Ladung

Answer

Masse

Answer

Zeit

Answer

Länge

Question 45

Was besagt das Relativitätsprinzip?

Accepted Answer

Die physikalischen Gesetze sind in allen Inertialsystemen dieselben.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Inertialsystemen unterschiedlich.

Answer

Die Masse eines Objekts ist von seiner Geschwindigkeit abhängig.

Question 46

Wie lautet die Formel für die Lorentz-Transformation der Zeit?

Accepted Answer

t' = γ (t - v * x / c²)

Answer

t' = t + γ * v * x / c²

Answer

t' = γ (t + v * x / c²)

Answer

t' = t - γ * v * x / c²

Question 47

Welches der folgenden Postulate ist Teil der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist für alle Inertialsysteme konstant.

Answer

Die Schwerkraft ist eine konservative Kraft.

Answer

Die Masse eines Objekts ist unabhängig von seiner Geschwindigkeit.

Question 48

Was ist die Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine mathematische Transformation, die die Koordinaten eines Ereignisses von einem Inertialsystem in ein anderes transformiert.

Answer

Eine physikalische Theorie, die die Bewegung von Objekten mit hoher Geschwindigkeit beschreibt.

Question 49

Welche der folgenden Aussagen über die Zeitdilatation ist korrekt?

Accepted Answer

Bewegte Uhren laufen langsamer als ruhende Uhren.

Answer

Zeitdilatation tritt nur bei Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit auf.

Answer

Die Zeitdilatation ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Zeitdilatation ist ein Effekt, der nur in der speziellen Relativitätstheorie auftritt.

Question 50

Was ist die relativistische Masse eines Objekts?

Accepted Answer

Die Masse eines Objekts, die sich mit einer Geschwindigkeit ungleich null bewegt.

Answer

Die Summe der Ruhemasse und der kinetischen Energie eines Objekts.

Answer

Die Masse eines Objekts, wenn es sich der Lichtgeschwindigkeit nähert.

Question 51

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die relativistische Energie eines Objekts?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = ½ mv²

Answer

E = kT

Answer

E = hf

Question 52

Was ist das sogenannte Zwillingsparadoxon?

Accepted Answer

Ein scheinbarer Widerspruch in der speziellen Relativitätstheorie, der die Zeitdilatation betrifft.

Answer

Ein Experiment, das die Existenz von Gravitationswellen beweist.

Answer

Eine mathematische Methode zur Lösung von Differentialgleichungen.

Question 53

Welche der folgenden Aussagen über die spezielle Relativitätstheorie ist falsch?

Accepted Answer

Die Newtonsche Mechanik ist bei allen Geschwindigkeiten gültig.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Inertialsystemen konstant.

Answer

Raum und Zeit sind relativ zu den Beobachtern.

Question 54

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

GPS-Satelliten

Answer

Laserpointer

Answer

Mikroskope

Answer

Teleskope

Question 55

Wer hat die spezielle Relativitätstheorie entwickelt?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Max Planck

Answer

Marie Curie

Answer

Isaac Newton

Question 56

In welchem Jahr wurde die spezielle Relativitätstheorie veröffentlicht?

Accepted Answer

1905

Answer

1921

Answer

1915

Answer

1900

Question 57

Welche Aussage zur Zeitdilatation ist korrekt?

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.

Question 58

Was beschreibt die Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine mathematische Transformation, die die Koordinaten von Ereignissen in verschiedenen Inertialsystemen verknüpft.

Answer

Eine Theorie, die die Bewegung von Körpern mit konstanter Geschwindigkeit erklärt.

Question 59

Welche Größe ist Lorentz-invariant?

Accepted Answer

Raumzeitintervall

Answer

Länge

Answer

Zeit

Answer

Masse

Question 60

Wie lautet die Äquivalenzformel von Masse und Energie?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

P = IV

Answer

E = hv

Answer

F = ma

Question 61

Welcher Versuch lieferte einen experimentellen Beweis für die spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Doppelspaltexperiment

Answer

Millikan-Öltropfenexperiment

Answer

Stern-Gerlach-Experiment

Question 62

Was besagt der Längenkontraktionseffekt?

Accepted Answer

Objekte erscheinen für einen bewegten Beobachter kürzer als für einen ruhenden Beobachter.

Answer

Objekte erscheinen für einen bewegten Beobachter länger als für einen ruhenden Beobachter.

Answer

Der Längenkontraktionseffekt tritt nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten auf.

Question 63

Was ist die Aussage der Relativität der Gleichzeitigkeit?

Accepted Answer

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

Answer

Die Relativität der Gleichzeitigkeit tritt nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten auf.

Question 64

Was besagt das Relativitätsprinzip?

Accepted Answer

Die physikalischen Gesetze sind für alle Beobachter in Inertialsystemen gleich.

Answer

Die physikalischen Gesetze sind für alle Beobachter in beschleunigten Systemen gleich.

Answer

Das Relativitätsprinzip gilt nur für Objekte mit konstanter Geschwindigkeit.