Relativitätstheorie lernen: Online-Quizze und Übungen für die Qualifikationsphase 2

Question 1

Wie bewirkt die Anwesenheit von Masse eine Krümmung der Raumzeit?

Accepted Answer

Masse erzeugt ein Gravitationsfeld, das die Raumzeit krümmt.

Answer

Masse erhöht die lokale Lichtgeschwindigkeit, was zu einer Krümmung der Raumzeit führt.

Answer

Masse verdichtet die Raumzeit, wodurch sie sich krümmt.

Answer

Masse verlangsamt die Zeit, was zu einer Krümmung der Raumzeit führt.

Question 2

Wie wirkt sich die Geschwindigkeit auf die Zeitdilatation aus?

Accepted Answer

Die Zeitdilatation nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit zu.

Answer

Die Zeitdilatation nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab.

Answer

Die Zeitdilatation bleibt unabhängig von der Geschwindigkeit konstant.

Question 3

Das kosmologische Prinzip besagt, dass das Universum überall und zu jeder Zeit gleich ist. Welche Aussage beschreibt eine Implikation dieses Prinzips für die Struktur und Entwicklung des Universums?

Accepted Answer

Das Universum ist homogen und isotrop.

Answer

Das Universum dehnt sich nicht aus.

Answer

Das Universum hat einen Anfang und ein Ende.

Answer

Das Universum ist unendlich groß.

Question 4

Wie beeinflusst die Krümmung der Raumzeit das Licht?

Accepted Answer

Die Schwerkraft eines massiven Objekts kann die Richtung des Lichts ablenken.

Answer

Licht bewegt sich in gekrümmter Raumzeit immer geradeaus.

Answer

Die Lichtgeschwindigkeit bleibt in gekrümmter Raumzeit konstant.

Answer

Die Krümmung der Raumzeit hat keine Auswirkungen auf elektromagnetische Wellen.

Question 5

Wie revolutioniert die spezielle Relativitätstheorie unser Verständnis von Raum und Zeit?

Accepted Answer

Sie verbindet Raum und Zeit und lässt sie sich gegenseitig beeinflussen.

Answer

Sie bestätigt die absolute Natur von Raum und Zeit.

Answer

Sie besagt, dass die Zeit für alle gleich schnell vergeht.

Answer

Sie gilt nur für Objekte nahe der Lichtgeschwindigkeit.

Question 6

Wie hat Einsteins Relativitätstheorie unser Verständnis von Ursache und Wirkung verändert?

Accepted Answer

Die Reihenfolge von Ursache und Wirkung kann für verschiedene Beobachter unterschiedlich sein.

Answer

Kausale Beziehungen sind für alle Beobachter gleich.

Answer

Kausalität gilt nur in Systemen, die sich nicht bewegen.

Answer

Die Relativitätstheorie hat keine Auswirkungen auf unser Verständnis von Kausalität.

Question 7

Wie erklärt die Spezielle Relativitätstheorie die Verbindung zwischen Raum und Zeit?

Accepted Answer

Raum und Zeit sind miteinander verknüpft und verändern sich bei relativen Bewegungen.

Answer

Raum und Zeit sind unabhängig voneinander und unveränderlich.

Answer

Zeit ist unveränderlich, während Raum veränderlich ist.

Question 8

Beschreibe die relativistischen Gleichungen für Energie und Impuls und erläutere ihre Bedeutung für die Beschreibung der Bewegung von Teilchen mit hoher Geschwindigkeit.

Accepted Answer

Energie: $E = m_0c^2/sqrt(1-v^2/c^2)$ 
Impuls: $p = m_0v/sqrt(1-v^2/c^2)$

Answer

Energie: $E = m_0c^2$ 
Impuls: $p = m_0v$

Question 9

Was ist der kosmologische Horizont und welche Bedeutung hat er für unser Verständnis von Größe und Alter des Universums?

Accepted Answer

Die maximale Entfernung, die Licht seit dem Urknall zurückgelegt hat und daher von uns beobachtet werden kann.

Answer

Der tatsächliche Rand des Universums.

Answer

Die Expansion des Universums hat keinen Einfluss auf den kosmologischen Horizont.

Answer

Eine feste, unveränderliche Grenze.

Question 10

Welche Aussage zur Beziehung zwischen Relativitätstheorie und Quantenmechanik ist richtig?

Accepted Answer

Ihre Vereinheitlichung ist ein ungelöstes Problem der Physik.

Answer

Sie sind voneinander unabhängig und lassen sich nicht vereinbaren.

Answer

Die Relativitätstheorie ist eine Erweiterung der Quantenmechanik.

Answer

Sie sind in ihren Grundprinzipien unvereinbar.

Question 11

Welche philosophische Implikation hat die Spezielle Relativitätstheorie (SRT) auf die Begriffe Gleichzeitigkeit und Absolutheit?

Accepted Answer

Die SRT besagt, dass Zeitintervalle relativ sind und nicht absolut.

Answer

Die SRT definiert Gleichzeitigkeit als absolut für alle Beobachter.

Answer

Die SRT bestätigt die Vorstellung eines unveränderlichen, absoluten Raumes.

Answer

Die SRT hat keine philosophischen Auswirkungen auf unsere Raum-Zeit-Vorstellungen.

Question 12

Beschreibe das Experiment, das die Äquivalenz von träger und schwerer Masse nachwies, und erläutere seine Bedeutung für die Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Accepted Answer

Experimente mit Pendeln und Federn bewiesen die Gleichwertigkeit von träger und schwerer Masse.

Answer

Die experimentelle Überprüfung widerlegte Newtons Gravitationstheorie.

Answer

Die Äquivalenz von träger und schwerer Masse ist für die Relativitätstheorie unerheblich.

Question 13

Wie wirkt sich die Zeitdilatation auf die Zeitwahrnehmung aus?

Accepted Answer

Beobachter in Bewegung erleben die Zeit langsamer als Beobachter in Ruhe.

Answer

Beobachter in Ruhe erleben die Zeit langsamer als Beobachter in Bewegung.

Answer

Alle Beobachter erleben die Zeit gleich schnell, unabhängig von ihrer Bewegung.

Answer

Die Zeitdilatation tritt nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten auf, die nahe an die Lichtgeschwindigkeit heranreichen.

Question 14

Welche Aussage zur Speziellen Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit ist in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Die Zeit ist für alle Beobachter gleich.

Answer

Die Länge eines Objekts ist in allen Bezugssystemen gleich.

Question 15

Welche Aussage zur Zeitdilatation ist korrekt?

Accepted Answer

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

Answer

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

Answer

Die Zeitdilatation ist nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten, nahe der Lichtgeschwindigkeit, relevant.

Answer

Die Zeitdilatation hängt von der Masse des bewegten Objekts ab.

Question 16

Was beschreibt die Raumzeitkrümmung in der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Eine Abweichung des Raums von der euklidischen Geometrie verursacht durch Masse und Energie.

Answer

Eine Verzerrung des Zeitflusses verursacht durch Gravitation.

Answer

Eine Krümmung der Raumzeit verursacht durch Bewegung von Objekten.

Answer

Eine Beschleunigung von Objekten verursacht durch das Vorhandensein von Masse.

Question 17

Welches Experiment stützt die Allgemeine Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Merkurperiheldrehung

Answer

Michelson-Morley-Experiment

Answer

Foucault-Pendelversuch

Answer

Doppelspaltexperiment

Question 18

Welche Aussage über die Gravitation ist in der Allgemeinen Relativitätstheorie korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine Krümmung der Raumzeit.

Answer

Sie ist eine Fernwirkungskraft.

Answer

Sie ist eine Anziehungskraft zwischen Massen.

Answer

Sie wirkt nur auf Objekte mit Masse.

Question 19

Welche Einheit ist die SI-Einheit für die Lichtgeschwindigkeit?

Accepted Answer

Meter pro Sekunde (m/s)

Answer

Kilometer pro Stunde (km/h)

Answer

Meter pro Quadratsekunde (m/s²)

Answer

Sekunden pro Meter (s/m)

Question 20

Was ist die Lorentz-Transformation?

Accepted Answer

Eine Transformation zwischen Inertialsystemen, die Zeitdilatation und Längenkontraktion beschreibt.

Answer

Eine Transformation zwischen beschleunigten Bezugssystemen, die Raumzeitkrümmung beschreibt.

Answer

Eine Transformation zwischen nicht-inertialsystemen, die Trägheitskraft beschreibt.

Answer

Eine Transformation zwischen quantenmechanischen Zuständen, die Wellen-Teilchen-Dualität beschreibt.

Question 21

Nenne ein Postulat der Speziellen Relativitätstheorie.

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist für alle Beobachter in Inertialsystemen konstant.

Answer

Die Schwerkraft ist eine Anziehungskraft zwischen Massen.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Question 22

Welche Formel beschreibt die Lorentz-Transformation für die Ortskoordinate x?

Accepted Answer

x' = γ(x - vt)

Answer

E = mc²

Answer

t' = γ(t - vx/c²)

Answer

F = ma

Question 23

Was versteht man unter Zeitdilatation?

Accepted Answer

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

Answer

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

Question 24

Was ist die Längenkontraktion?

Accepted Answer

Für einen Beobachter in einem bewegten System erscheint die Länge eines Objekts verkürzt in Bewegungsrichtung.

Answer

Für einen Beobachter in einem bewegten System erscheint die Länge eines Objekts verlängert in Bewegungsrichtung.

Question 25

Welche Formel beschreibt die Masse-Energie-Äquivalenz?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

F = ma

Answer

x' = γ(x - vt)

Answer

v = λf

Question 26

Was ist die Allgemeine Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Sie erweitert die Spezielle Relativitätstheorie auf beschleunigte Bezugssysteme und beschreibt die Gravitation als Krümmung der Raumzeit.

Answer

Sie beschreibt die Bewegung von Körpern in Inertialsystemen.

Question 27

Was ist die Schwarzschild-Metrik?

Accepted Answer

Eine Lösung der Einsteinschen Feldgleichungen, die das Gravitationsfeld einer kugelsymmetrischen Massenverteilung beschreibt.

Answer

Eine Gleichung, die die Bewegung von Planeten beschreibt.

Question 28

Welcher Effekt ist ein experimenteller Beweis für die Allgemeine Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Ablenkung von Licht durch die Sonne

Answer

Die Bewegung der Planeten um die Sonne

Answer

Die Ausdehnung des Universums

Question 29

Was ist ein Schwarzes Loch?

Accepted Answer

Eine Region im Raum-Zeit-Kontinuum, aus der nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann.

Answer

Ein Planet, der sich um einen Stern dreht.

Answer

Ein Stern mit einer sehr großen Masse.

Question 30

Welche der folgenden Aussagen ist eine unmittelbare Konsequenz aus der speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Zeitdilatation

Answer

Gravitationslinseneffekt

Answer

Dopplereffekt

Answer

Schwarze Löcher

Question 31

Welche Grundannahme liegt Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zugrunde?

Accepted Answer

Das Äquivalenzprinzip

Answer

Das Heisenberg'sche Unschärfeprinzip

Answer

Das Pauli-Prinzip

Answer

Das Doppler-Prinzip

Question 32

Welche berühmte Gleichung beschreibt die Äquivalenz von Masse und Energie?

Accepted Answer

E=mc²

Answer

U=mgh

Answer

F=ma

Answer

P=IV

Question 33

Welche Größe bleibt in der speziellen Relativitätstheorie invariant?

Accepted Answer

Raumzeitintervall

Answer

Geschwindigkeit

Answer

Beschleunigung

Answer

Energie

Question 34

Was beschreibt die Krümmung der Raumzeit?

Accepted Answer

Eine geometrische Eigenschaft, die durch die Anwesenheit von Masse und Energie verursacht wird

Answer

Eine optische Täuschung, die durch die Atmosphäre verursacht wird

Answer

Eine physikalische Größe, die die Gravitation misst

Question 35

Welche der folgenden Beobachtungen stützt die Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Ablenkung von Licht

Answer

Interferenz von Licht

Answer

Brechung von Licht

Answer

Absorption von Licht

Question 36

Welche Größe ist eine Komponente des metrischen Tensors in der allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

gμν

Answer

Fμν

Answer

Tμν

Answer

Aμν

Question 37

Was ist die Bedeutung des Schwarzschild-Radius?

Accepted Answer

Der Radius einer Kugel, innerhalb derer die Schwerkraft so stark ist, dass nichts entkommen kann

Answer

Der Radius eines Sterns, der gerade seine Kernfusion abgeschlossen hat

Answer

Der Radius eines Planeten, der gerade seine Atmosphäre verliert

Question 38

Welche Theorie versucht, die Gravitation im Rahmen der Quantenmechanik zu beschreiben?

Accepted Answer

Quantengravitation

Answer

Elektromagnetische Gravitation

Answer

Klassische Gravitation

Answer

Schwache Kernkraft

Question 39

Welche Aussage beschreibt die Spezielle Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Sie behandelt die Bewegung von Körpern in Inertialsystemen und führt zu einer neuen Raum-Zeit-Vorstellung.

Answer

Sie beschreibt die Gravitation als Krümmung der Raumzeit.

Question 40

Was versteht man unter einem Inertialsystem?

Accepted Answer

Ein System, das sich in Ruhe oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

Answer

Ein System, das von äußeren Kräften beeinflusst wird.

Question 41

Welche Größe bleibt bei Lorentz-Transformationen unverändert?

Accepted Answer

Raumzeit-Intervall

Answer

Ortsabstand

Answer

Geschwindigkeit

Question 42

Was besagt das Äquivalenzprinzip von Masse und Energie?

Accepted Answer

Masse und Energie sind äquivalent und können ineinander umgewandelt werden.

Answer

Masse ist immer größer als Energie.

Question 43

Welche Aussage trifft auf die Allgemeine Relativitätstheorie zu?

Accepted Answer

Sie erweitert die Spezielle Relativitätstheorie auf beschleunigte Bezugssysteme und beschreibt die Gravitation als Krümmung der Raumzeit.

Answer

Sie ist eine Theorie zur Quantenmechanik.

Question 44

Was ist eine geodätische Linie in der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten in der gekrümmten Raumzeit.

Answer

Eine Linie, die durch die Anwesenheit von Masse gekrümmt wird.

Question 45

Wie entstehen Schwarze Löcher?

Accepted Answer

Durch den Kollaps von massereichen Sternen.

Answer

Durch die Kollision von Galaxien.

Question 46

Wie verursacht Materie die Krümmung der Raumzeit?

Accepted Answer

Durch ihre Anwesenheit von Masse und Energie.

Answer

Durch ihre Bewegung.

Question 47

Inwiefern hat die Relativitätstheorie unser Zeitverständnis verändert?

Accepted Answer

Sie hat gezeigt, dass die Zeit relativ zur Bewegung eines Beobachters ist.

Answer

Sie hat gezeigt, dass die Zeit immer konstant ist.

Question 48

Welche physikalische Größe bleibt nach der Speziellen Relativitätstheorie nicht konstant?

Accepted Answer

Zeitintervall

Answer

Geschwindigkeit des Lichts im Vakuum

Answer

Ladung

Answer

Masse

Question 49

Die Zeitdilatation beschreibt die Tatsache, dass:

Accepted Answer

sich für Beobachter in bewegten Systemen die Zeit verlangsamt

Answer

sich für Beobachter in ruhenden Systemen die Zeit beschleunigt

Answer

die Zeit unabhängig vom Bewegungszustand gleich bleibt

Question 50

Welche Aussage über die Allgemeine Relativitätstheorie ist korrekt?

Accepted Answer

Sie beschreibt die Gravitation als Krümmung der Raumzeit

Answer

Sie widerspricht der Speziellen Relativitätstheorie

Answer

Sie gilt nur für hohe Geschwindigkeiten

Question 51

Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die Raumzeit:

Accepted Answer

gekrümmt durch die Anwesenheit von Masse und Energie

Answer

unveränderlich

Answer

flach

Question 52

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Spezieller und Allgemeiner Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Allgemeine Relativitätstheorie berücksichtigt Gravitation und beschleunigte Bezugssysteme

Answer

Die Spezielle Relativitätstheorie gilt nur für hohe Geschwindigkeiten

Answer

Die Allgemeine Relativitätstheorie ist mathematisch einfacher

Question 53

Welche Anwendung basiert auf den Prinzipien der Relativitätstheorie?

Accepted Answer

GPS-Navigation

Answer

Mikrowellenherd

Answer

Fernsehen

Answer

Fahrrad

Question 54

Wer leistete einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Isaac Newton

Answer

Charles Darwin

Answer

Marie Curie

Question 55

Welche Aussage über die Relativität der Gleichzeitigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Gleichzeitige Ereignisse an verschiedenen Orten können für verschiedene Beobachter zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden

Answer

Gleichzeitige Ereignisse an verschiedenen Orten finden für alle Beobachter zur gleichen Zeit statt

Question 56

Welche der folgenden Aussagen ist ein Grundprinzip der Speziellen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist für alle Beobachter in allen Inertialsystemen gleich.

Answer

Die Zeit vergeht für alle Beobachter gleich schnell.

Answer

Die Masse eines Objekts bleibt unabhängig von seiner Geschwindigkeit konstant.

Question 57

Welche der folgenden Gleichungen beschreibt die Lorentz-Transformation für die Zeit (t') in einem bewegten Bezugssystem, wenn t die Zeit im ruhenden System ist, v die Relativgeschwindigkeit, x die Position und c die Lichtgeschwindigkeit?

Accepted Answer

t' = γ (t - vx/c²)

Answer

t' = γ (t + vx/c²)

Answer

t' = t - vx/c²

Question 58

Was ist die Folge der Zeitdilatation?

Accepted Answer

Uhren in bewegten Bezugssystemen laufen langsamer als Uhren in ruhenden Bezugssystemen.

Answer

Uhren in allen Bezugssystemen laufen gleich schnell.

Answer

Uhren in bewegten Bezugssystemen laufen schneller als Uhren in ruhenden Bezugssystemen.

Question 59

Welche Formel beschreibt die Äquivalenz von Masse (m) und Energie (E), wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist?

Accepted Answer

E = mc²

Answer

E = c/m

Answer

E = m/c²

Answer

E = m²c

Question 60

Welche Aussage beschreibt die grundlegende Annahme der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

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

Answer

Gravitation ist eine Kraft, die zwischen allen Objekten mit Masse wirkt.

Answer

Gravitation ist eine Wellenform, die sich durch den Raum ausbreitet.

Answer

Gravitation ist eine Eigenschaft der Materie, die Objekte anzieht.

Question 61

Welche der folgenden Aussagen ist eine Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Lichtstrahlen werden durch Gravitationsfelder abgelenkt.

Answer

Die Erde ist flach.

Answer

Die Zeit vergeht schneller in der Nähe von großen Massen.

Answer

Gravitation ist eine abstoßende Kraft.

Question 62

Was beschreibt die Schwarzschild-Metrik?

Accepted Answer

Die Raumzeit um ein kugelsymmetrisches, nicht rotierendes Objekt mit Masse.

Answer

Die Raumzeit um ein flaches Objekt ohne Masse.

Answer

Die Raumzeit um ein rotierendes Objekt mit Masse.

Question 63

Welche der folgenden Anwendungen basiert auf den Prinzipien der Relativitätstheorie?

Accepted Answer

Die präzise Funktionsweise von GPS-Satelliten.

Answer

Die Erfindung des Telefons.

Answer

Die Vorhersage von Erdbeben.

Answer

Die Herstellung von Impfstoffen.

Question 64

Welcher Wissenschaftler ist für die Entwicklung der Relativitätstheorie bekannt?

Accepted Answer

Albert Einstein

Answer

Marie Curie

Answer

Isaac Newton