Zeitdilatation berechnen

Hier können Sie die Zeitdilatation berechnen, also wie viel langsamer eine bewegte Uhr geht. Beispiel: Bei 80 % der Lichtgeschwindigkeit ist γ = 1,66667; 10 Jahre an Bord sind 16,6667 Jahre auf der Erde.

Beispiel: Was ist gegeben: Eigenzeit t₀ (Zeit auf der bewegten Uhr) · Geschwindigkeit angeben in: Prozent der Lichtgeschwindigkeit · Geschwindigkeit v 80 % von c · Eigenzeit t₀ 10 · Zeiteinheit: Jahre → Ergebnis: γ = 1,66667 · Beobachterzeit t = 16,6667 Jahre. Quelle: Halliday/Resnick/Walker, Fundamentals of Physics, Kap. „Relativity“ (t = γ·t₀, γ = 1/√(1 − v²/c²)). Stand: .

% von c
Muss unter 100 % liegen.
Die Zeit, die auf der bewegten Uhr vergeht.
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Ergebnis

Ergebnis
γ = 1,66667 · Beobachterzeit t = 16,6667 Jahre
Alle Darstellungen
GrößeWert
Lorentzfaktor γ1,66667
Geschwindigkeit v/c0,8
Geschwindigkeit v80 % c = 239.834 km/s
Eigenzeit t₀ (bewegte Uhr)10 Jahre
Zeit t des Beobachters16,6667 Jahre
Zeitunterschied t − t₀6,66667 Jahre
Rechenweg
  • β = v / c = 0,8; γ = 1 / √(1 − β²) = 1,66667; t = γ · t₀ = 1,66667 · 10 Jahre = 16,6667 Jahre.
Die bewegte Uhr geht aus Sicht des Beobachters langsamer. Gilt für gleichförmige Bewegung (Spezielle Relativitätstheorie); Gravitation und Beschleunigungsphasen sind nicht berücksichtigt.

So wird gerechnet

Zeitdilatation bedeutet: Eine bewegte Uhr geht, vom ruhenden Beobachter aus gesehen, langsamer. Das ist eine Folge der Speziellen Relativitätstheorie von Albert Einstein (1905) und tritt auf, weil die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter gleich ist. Im Alltag ist der Effekt winzig, nahe der Lichtgeschwindigkeit wird er groß.

Formel

t = γ · t₀ mit dem Lorentzfaktor γ = 1 / √(1 − v²/c²) und der Lichtgeschwindigkeit c = 299.792.458 m/s. t₀ ist die Eigenzeit auf der bewegten Uhr, t die Zeit des Beobachters. Umgestellt: t₀ = t / γ.

Beispiel

Ein Raumschiff fliegt mit 80 % der Lichtgeschwindigkeit (β = 0,8). Dann ist γ = 1 / √(1 − 0,8²) = 1,66667. Vergehen an Bord 10 Jahre, sind auf der Erde 10 · 1,66667 = 16,6667 Jahre vergangen, also 6,66667 Jahre mehr. Bei 60 % von c ist γ nur 1,25. Ein GPS-Satellit mit 3,874 km/s geht durch seine Bewegung pro Tag um etwa 7,21376 µs nach (der Schwerkrafteffekt der Allgemeinen Relativitätstheorie wirkt entgegengesetzt und ist größer).

Häufige Fragen

Was ist der Lorentzfaktor?

Der Faktor γ = 1 / √(1 − v²/c²), um den die Zeit der bewegten Uhr gedehnt erscheint. Bei 80 % der Lichtgeschwindigkeit ist γ = 1,66667.

Altert ein Astronaut wirklich langsamer?

Ja, gemessen von der Erde aus: Bei γ = 1,66667 altert er in 10 Erdjahren nur um 6 Jahre. Er selbst bemerkt nichts Ungewöhnliches.

Wie schnell muss man sein, damit der Effekt spürbar wird?

Bei 60 % von c ist γ = 1,25, bei 80 % bereits 1,66667. Bei Alltagsgeschwindigkeiten ist die Abweichung im Bereich von 10⁻¹² und nur mit Atomuhren messbar.

Quellen und Rechtsgrundlagen

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