Wechsel des Bezugssystems (Inertialsysteme): Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 24. April 2011, 23:14 Uhr

Problemstellung

Bezugssysteme mit konstanter Geschwindigkeit

• youtube: frames of reference part 1 (The Physical Science Study Comittee)
  • part 2 (Bis 4:33)
• bessere Qualität
• Relative Sichtweisen der gleichen Bewegungen auf einem Fluss.

Beschleunigte Bezugssysteme

• youtube: frames of reference part 2 (The Physical Science Study Comittee) (ab 4:33)
• bessere Qualität (linear und drehend beschleunigte Systeme)

Drehende Bezugssysteme

• youtube: frames of reference part 3 (The Physical Science Study Comittee)
  • part 4

Inertialsysteme

 In zwei Bezugssystemen, die sich zueinander mit einer konstanten Geschwindigkeit (in Größe und Richtung) bewegen,
treten die gleichen Kräfte auf. Je nach Bezugssystem unterscheiden sich nur die Beschreibung der Orte und Geschwindigkeiten.

Als Beispiel kann man sich einen durch einen Bahnhof rollenden Zug vorstellen oder einen Aufzug, der mit gleichbleibender Geschwindigkeit fährt.

Beschleunigte Bezugssysteme

Beschreibt man einen Vorgang in zwei zueinander beschleunigten Systemen, so unterscheidet sich
die Beschreibung der wirkenden Kräfte! 

Im beschleunigten System, bei dem die Geschwindigkeit sich in Größe oder Richtung verändern kann, wirkt eine "Trägheitskraft" entgegen der Beschleunigungsrichtung. Im anderen Bezugssystem gibt es diese Trägheitskraft nicht, hier kann man eine beschleunigende Kraft feststellen.

Beispiele sind ein anfahrender oder bremsender Zug oder Aufzug. Oder ein Auto (Zug, Fahrrad, Raumstation, Erde, Karussell, Waschtrommel), welches eine Kurve fährt.

Drehende Bezugssysteme

Geogebra-Simulation

Aus Sicht des beschleunigten Systems werden wir beim anfahrenden Auto von der Trägheitskraft in den Sitz gedrückt, beim bremsenden Fahrrad drückt uns die Trägheitskraft auf den Lenker. In der Kurve werden wir von der Zentrifugalkraft nach Außen gedrückt. Aus Sicht des nichtbeschleunigten Systems wirken Kräfte, welche die Beschleunigung verursachen: Das Auto schiebt uns nach vorne, der Gurt bremst uns und die Zentripetalkraft hält uns auf der Kreisbahn.

Wird von einem Körper auf einen anderen eine Kraft ausgeübt, so kann man die Kraftwirkung an Verformungen erkennen oder Messen. Trägheitskräfte sind dagegen von gleicher Art wie die Gewichtskraft: Die Übertragung der Kraft geschieht nicht durch einen verformten Gegenstand. Interpretiert man die Gewichtskraft deshalb als Trägheitskraft, so kann man mit der allgemeinen Relativitätstheorie die Gravitation als Krümmung der Raumzeit erklären.

Durch die Unterscheidungsmöglichkeit der Trägheitskräfte von anderen Kräften, kann man Bezugssysteme finden, in denen keine Trägheitskräfte wirken. Solche Systeme heißen Intertialsysteme.

Links

• ZDF: Einführung in die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins
• Stanford University: Einstein s General Theory of Relativity Lecture 3

Der Coriolis-Effekt

• youtube: The Coriolis Force (Auf einem Karussel)
• youtube: Foucault Pendulum (Houston,Texas)
• youtube: Dartmouth professor discusses Foucault's pendulum
• youtube: Coriolis Effect (Mr Musselman's Online Classroom)

Aufzug fahren

• ZDF: Einsteins spezielle und allgemeine Relativitätstheorie Bei der allgemeinen Relativitätstheorie der Punkt "Äquivalenzprinzip"!
• Verstehen Sie Spass - Der magische Aufzug

Kunstflug

• Video eines Kunstfluges mit Stephan Raab (youtube: "xtreme aerobatics with Stefan Raab" von "787dreamlinerBoeing")