Basiswissen

In der Physik ist die Ruhemasse m₀ diejenige Masse eines Objektes, Gegenstandes oder Teilchens, die man misst, wenn man sich relativ zu dem Objekt in Ruhe befindet, sich das Objekt vom Messgerät aus gesehen nicht bewegt.^[1] Die Ruhemasse wird meist auch nur kurz einfach Masse genannt. Der Ruhemasse gegenübergestellt wird auch die sogenannte relativistische Masse.^[2] Beides ist hier kurz vorgestellt.

Was genau ist die Ruhemasse?

Ein Gegenstand in der Physik hat keine eindeutige Masse. Tatsächlich ändert sich seine Masse, wenn er sich im Verhältnis zum Messgerät oder Messort bewegt. Die Effekte werden sehr stark, wenn die Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit liegen. Die Ruhemasse ist dann diejenige eines Körpers, die er hat, wenn er relativ zum Messgerät unbewegt ist. Die Ruhemasse ist von allen möglichen Massen die kleinste. Man bezeichnet sie oft mit einem kleinen m mit tiefgestelltem 0. Ist nur von Masse an sich die Rede, ist meistens die Ruhemasse gemeint, man spricht dann einfach von der Masse ↗

Die relativistische Masse als Art Gegenteil

Sowie sich ein Teilchen oder Gegenstand relativ zu einem Messgerät oder Messort bewegt, wächst auch seine Masse. Die Effekte sind aber bei Geschwindigkeiten von Fußgängern, Radfahrern, Zügen, Flugzeugen oder selbst Raketen so klein, dass man sie meistens vernachlässigen kann. Ab aber rund 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit werden der Effekt der zunehmenden Masse dann aber spürbar immer stärker. Soll der Effekt berücksichtigt werden, spricht man dann oft im Sinne eines Hinweises von einer relativistischen Rechnung. Siehe auch relativistische Masse ↗

Die Ruhemasse des Photons

Photonen, das heißt Quanten elektromagnetischer Strahlung, haben keine Ruhemasse m₀. Man ordnet ihnen aber eine sogenannte dynamische Masse zu. Die Verbindung zwischen beiden Größen ist über die folgende Formel gegeben:

Berechnung der Ruhemasse

m₀ = m·√(1-v²/c²)

E = m·c²

E = h·ν

LEGENDE

m₀ = die Ruhemasse^{[1] ↗}

m = die relativistische Masse^{[2] ↗}

v = die Photonengeschwindigkeit ↗

c = die Lichtgeschwindigkeit ↗

E = die Photonenenergie ↗

h = die Planck-Konstante ↗

ν = die Photonenfrequenz ↗

Dass ein Photon keine Ruhemasse besitzt heißt, dass es sich nicht in Ruhe befinden kann. Die dynamische Masse m kann berechnet werden über die Beziehung E=mc², wobei E die Energie des Photons ist.

Das Physik-Buch Weidner-Sells bezeichnet die Massen m₀ und m wie folgt (mit geänderten Indizes: m₀=mₐ und m=mₑ): "Hierbei sind mₐ und mₑ die entsprechenden Teilchenmassen, wie sie im x-y-Bezugssystem beobachtet werden und v ist die Geschwindigkeit des Beobachters e relativ zum Beobachter a. In: Richard T. Weidner; Robert Sells: Elementare moderne Physik. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Ausgabe von 1982. ISBN: 3-528-8415-4. Dort im Kapitel: "Relativistische Dynamik: Impuls und Energie", Seite 74.

Fußnoten

[1] "Ruhemasse, die im Ruhesystem gemessene Masse m₀ eines Körpers." In: der Artikel "Ruhemasse". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 27. August 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/ruhemasse/12633

[2] "Die Größe m = m₀/√(1-v²/c²) bezeichnet man auch als relativistische Masse eines Körpers mit der Ruhemasse m₀." In: der Artikel "Ruhemasse". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 27. August 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/ruhemasse/12633