MathML

Physikformel vereinfachen

Es geschah am 03.12.2018 auf Twitter …

Physikformel

Die Formulierung der Formel in MathML bot sich – für einen enstsprechenden Kurs genau eine Woche später – unmittelbar an. Mit etwas Routine gar nicht so schwierig:

E = m 3 c 2 8 1 - v 2 c 2 m 0 β a c 2 E 2 c 2 2 γ m 0 c m 2 β ⅆ 2 x ⅆ t 2 c P 2 1 - v 2 c 2 4 × 4 π 2 f ω 2 ħ 2 × ⅆ Φ ⅆ t h 2 2 π 2 × 64 256 × 1 2 π

Den letzten roten Produktausdruck 1/(2π) hatte er offenbar in der Aufgabenstellung vergessen, wie sich später herausstellte.

Danach ging es an die Vereinfachung:

E = m a c 2 E 2 c 2 γ ⅆ 2 x ⅆ t 2 P 2 1 - v 2 c 2 × f ω 2 ħ 2 × ⅆ Φ ⅆ t h 2 × 1 2 π

Mathematisch ist das zunächst plausibel gekürzt. Es ließe sich noch das c² im Zähler entfernen, aber dann bliebe dort E² unvorteilhaft stehen.

Im länglichen Twitter-Thread gab der Autor jedoch den nützlichen Tipp: »P² unten ist gemein, das ist der relativistische Impuls (E/c)².«

Somit bleibt zunächst ohne weiteren physikalischen Hintergrund zur Bedeutung der verbliebenen Terme stehen:

E = m a c 2 γ ⅆ 2 x ⅆ t 2 1 - v 2 c 2 × f ω 2 ħ 2 × ⅆ Φ ⅆ t h 2 × 1 2 π

Zur konkreten Bedeutung einzelner Variablen und Ausdrücke führten seine Hinweise auf zugehörige Wikipedia-Artikel:

Kreisfrequenz

ω = 2 π f

Winkelgeschwindigkeit

ω = ⅆ Φ ⅆ t

Lorentzfaktor

γ = 1 1 - v 2 c 2

Plancksches Wirkungsquantum

h f = ħ ω

Beschleunigung

a = ⅆ 2 x ⅆ t 2

Alles sinnvoll eingesetzt und umgeformt haben wir tatsächlich ein überzeugendes Ergebnis. Yeah!

E = m c 2

Besten Dank an Dr. Florian Aigner für die interessante und durchaus knifflige Aufgabe sowie die zielführenden Tipps zu den Hintergründen.