Was sind Inertialsysteme?
Physik. :) Also wann ist es ein Inertialsystem und wann nicht?
LG
3 Antworten
Ein Inertialsystem ist ein Koordinatensystem, das keinen äußeren Kräften unterliegt und keine (nichtgravitativen) Bescheunigung erfährt und in dem daher keine Beschleunigungskräfte und keine spürbaren Gravitationskräfte auftreten. Ein inertialer Beobachter erfährt Schwerelosigkeit.
Zwei beliebige globale Inertialsysteme Σ und Σ' haben relativ zueinander immer eine konstante Geschwindigkeit |v› (Σ' relativ zu Σ) bzw. –|v› (Σ relativ zu Σ').
Physikalische Größen werden im allgemeinen unterschiedliche Werte haben, je nachdem, auf welches System sie bezogen sind.
Die grundlegenden Zusammenhänge zwischen ihnen sind aber in beiden Systemen identisch. Daher lässt sich jedes der beiden als Bezugssystem verwenden, d.h. aus ruhend betrachten.
Dies wurde schon von GALILEI erkannt und heißt Relativitätsprinzip. Es ist auch die Grundlage von EINSTEINs Relativitätstheorie.
In einem von Gravitationsfeldern durchsetzten Kosmos gibt es eigentlich keine globalen Inertialsysteme, sondern nur lokale (zeitlich und räumlich zu verstehen) bzw. Koordiantensysteme, die dem Inertialsystem lokal beliebig nahe kommen.
Lokal-inertiale Beoachter können sich relativ zueinander ungleichförmig bewegen, etwa in unterschiedlich engen Orbits um einen Himmelskörper.
Wäre nett, wenn du mir einen Kommentar schicken könntest, in welchem Zusammenhang dir dieses Wort begegnet ist. Zunächst mal; nicht nur ihr könnt Deutsch mit eurem ewigen " Hochpunkt " statt Maximum - ich kann es auch. Es heißt nämlich nicht Inertial-sondern Trägheitssystem ( TS ) Dann verstehst du auch gleich besser, was das Ganze soll.
Eine historische Betrachtung; Newton spricht vom Trägheitsgesetz.
" Ein Kräfte freier Massenpunkt bewegt sich geradlinig gleichförmig. "
Ich kann mich noch gut erinnern an unsere " Frau Filtz " - hier da muss was vorgefallen sein. Drei Lehrer in Mathe und Physik haben wir allein in der 11 mc verschleißt. Völlig Reiz los war sie und glotzte wie auf dem Drogentrip; sie sprach völlig unnatürlich wie ein Roboter. Wie es in solchen Fällen zu gehen pflegt, verstand sie es, ihre Hässlichkeit noch durch die Garderobe und die Frisur zu unterstreichen.
Wir sagten
" Schau ihr nicht auf die Genialitäten " so wie
" Bei der Frau Filtz da rattert die Milz. "
Und Regel mäßig löste dieses Trägheitsgesetz nicht enden wollende Debatten aus. Es waren eifentlich nur verworrene Wortmeldungen.
Woher man denn wissen könne, dass eine Bewegung Kräfte frei sei; ob es sowas überhaupt gebe.
Ob jemand schon mal eine gleichförmige Bewegung beobachtet habe.
Und dann tauchte ständig der Verdacht auf, das Trägheitsgesetz könne einen Widerspruch enthalten.
Wie Newton auf die Idee der Trägheit gekommen sei; alles was es gebe, seien wirkliche Körper, die wirklichen Kräften unterlägen - usw. usf ...
Ich schick jetzt erst mal ab; es folgt aber noch eine Fortsetzung Teil 2 , weil dieser Editor so schrecklich instabil ist.
HURRA !!! Endlich nimmt er meine Sicherungskopie aus Word.
Maßstäbliche Verklrinerung / Vergrößerung ist keine zulässige Symmetrietransformation; ganz einfaches Gegenbeispiel. Alle H-Atome haben den selben Bohrschen Radius; könntest du sie
maßstäblich vergrößern, müsste es ja H-Atome mit beliebigem Durchmesser geben.
Aber das RP formuliert eine real existierende Symmetrietransformation; die ===> Galileitransformation oder Galileisymmetrie.
Es läuft darauf hinaus: Wenn sich Captain Kirk und ===> Commander Alastair Mc Lane begegnen ( Hast du je Raumpatrouille aus dem Jahre 66 gesehen; sämtliche 14 Folgen online; berühmt: der Titelsong ) und die Antriebsaggregate beider Raumschiffe sind aus. Dann gibt es keine Möglichkeit zu entscheiden, wer von beiden ruht und wer sich bewegt.
Diese Vorstellung ist eindeutig kontra-intuitiv. Ein nahe liegender Einwand würde doch lauten:
" Ich kann mich gennau erinnern; vor fünf Minuten lag meine Kiste mit v = 0 neben Captain Kirk. Und dann habe ICH den Antrieb angeschaltet und nicht er; also bewege ich mich und nicht er. "
Beschleunigung ist absolut. Natürlich merkst du, wenn du Gas gibst oder in die Kurve gehst. Aber Geschwindigkeit ist es nicht; ein Bezugssystem hat kein " Gedächtnis " Es handelt sich einfach um eine abstrakte Symmetrie, die du hinnehmen musst.
Und wenn dein Ausgangspunkt ein anderer war oder du noch offene Fragen hast. Lass es mich wissen; ich selbst bin promovierterter Physiker und habe mich na sagen wir seit 1967 in diese Dinge geschickt.
Meines wissens nach einfach objekte die sich kräftefrei geradlinig und gleichmäßig miteinander bewegen.
Also z.B Astronauten und die ISS oder wir und die Erde
Newton kennt den ===> absoluten Raum . Das lateinische " absolutus " bedeutet abgelöst; also ohne Bezug auf irgendetwas. Er macht sich also weiter keine Gedanken, in welchem Raum seine gleichförmig-geradlinige Bewegung erfolgt.
Und da gibt es eine Epoche machende Arbeit. Ihre Bedeutung für die physikalische Forschung ist gar nicht hoch genug einzuschätzen; sie stammt von ===> Ludwig Lange so aus dem Jahre 1885 . Ich selbst habe sie übrigens gelesen und war voll begeistert.
Es kommt auch nichts darin vor, was ein Schüler nicht versteht. Ich könnt mir vorstellen, dass dir dein Lehrer bissele zur Hand gehen müsste. Einstein selbst zitiert sie korrekt. Einstein ohne Lange ist gar nicht denkbar; in seinen Arbeiten übernimmt Einstein durchweg Langes Diktion. Allerdings scheint er nicht eben viel gehalten zu haben von seinem Lehrmeister; vor allem in den populären Schriften ( War Einstein Populist? ) ergeht er sich in nicht endenden schmähungen gegen Lange.
Karl Murx ( Über den ich mich ketzt nicht näher auslassen will ) behauptet doch, er habe die bisherige Philosophie vom Kopf auf die Füße gestellt. Genau das tut Lange mit dem Newtonschen Trägheitsgesetz.
Das Problem; wie in wissenschaftlichen Abhandlungen üblich, schweigt sich Lange über die philosophischen MOTIVE aus, warum er das tut, was er tut. Er tut es einfach; aber für einen unbedarften Leser scheint mir das eindeutig zu wenig.
Mit Sicherheit erschienen Newton die Fixsterne Kräfte frei; zu Mindest sind sie so weit entfernt, dass wir ihre Eigenbewegung vernachlässigen können.
Aber hier auf der Erde siehst du doch, wie sich " der Himmel täglich dreht " Langes Ansatz zielt genau dahin. Es ist zirkulär und daher Sinn los zu sagen, die Sterne drehen sich nicht " wirklich " , sondern die Erde rotiert. Was ist wirklich? Ich beobachte also, dass sich die ( Kräfte freien ) Sterne einmal pro Tag im Kreis um die Erde drehen.
Lange sieht praktisch: Dass ein Objekt chaotische Schlangenlinien fänrt, kann ich immer erreichen - das ist gar nichts Besonderes; nein umgekehrt wird ein Schuh draus.
GIBT ES EIN CARTESISCHES KOORDINATENSYSTEM =: TS so wie eine Uhr =: Trägheitszeit-Uhr ( TZU ) so dass das Trägheitsgesetz gilt?
Lange ist ganz typisch philosophischer ===> Positivist; das musst du wissen. Wenn einstein sagt, seine RT stelle eine " Kritik dar an den Begriffen Raum und Zeit " , so hat ihm der Positivist Lange vorgedacht. Wie muss ich über Raum und Zeit reden, damit hinterher auch etwas Sinn Volles, nachprüfbares heraus kommt?
Z,B. auch die TZU ist ganz wesentlich; das Problem verdeutliche ich immer mit der " Affenuhr " Das soll ein Mechanismus sein mit einer Kurbel, die allerdings arretiert, damit die Zeit nicht rückwärts laufen kann. Und an der Uhr dreht Pippi Langstrumps Herr Nilson ...
Zu sagen eine Uhr zeige " korrekte Zeit " an, ist Metaphysik. Ganz typisch für den Positivismus ist der ===> Metaphysikverdacht , dass die Metaphysik Dinge formuliert, die weder richtig noch falsch sind, sondern undefiniert.
womit ich etwas anfangen kann. Einer Uhr, bei deren Gebrauch das Newtonsche Trägheitsgesetz gilt.
Also in Kurzform; ein TS ist ein cartesisches Koordinatensystem, in welchem das Newtonsche Trägheitsgesetz gilt. Der Schwerpunkt des Sonnensystems ist sicher eine hervor ragende Näherung; der Schwerpunkt unserer Galaxis noch besser.
Für die meisten Zwecke genügt auch ein irdisches Labor - wenn du dich nicht grad für die Ablenkung des Foucaultpendels durch die Erddrehung intressierst.
Lange nimmt es gewisser Maßen ganz genau; er unterscheidet
1) Definitionen
2) messtechnische Voraussetzungen
3) Naturgesetze ( physikalische Erfahrung )
Die Pointe seiner Ausführungen. Dass ein TS existiert, ist zunächst mal physikalische Erfahrung. Damit sind die kritischen Fragen meiner Mitschüler beantwortet.
Aber gibt es nur eines? Die TS bilden nämlich eine Klasse von Bezugssystemen; wenn S ein solches TS ist und der Nullpunkt von System S ' bewegt sich geradlinig gleichförmig gegen S . Dann ist S ' eben Falls ein TS .
Und jetzt kommts. ein " Meta-Naturgesetz " ; das ===> Relativitätsprinzip ( RP ) Das RP formuliert wesentlich allgemeiner als nur das Trägheitsgesetz.
Wenn ich ein Experiment aufbaue in S und eine identische Kopie in S ' Dann gibt es nichts an den Messdaten, woran der S ' Physiker ( der gestrichene Physiker ) erkennen könnte, dass er sich bewegt - entgegen Nwtons ursprünglichem Ansatz ist eine absolute Bewegung im absoluten Raum unbeobnachtbar.
Das ist ein Ergebnis, auf das zunächst mal niemand kommen würde. Hast du z.B. schon mal den Horrorfilm " King Kong " gesehen? ( das Original aus den 20-ern, nicht das Remake. )
Hier das geht doch davon aus, es gebe einen Affen, der so groß ist, dass er die Fensterbretter des Empire State Building als Treppenstufen nutzen kann. Aber dem sein Skelett würde unter seinem riesigen Gewicht zusammen brechen.
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