Fragen zum Relativitätsprinzip

Wo gibt es ein Inertialsystem?

Ein Inertialsystem ist ein Koordinatensystem in dem man physikalische Prozesse ohne Scheinkräfte beschreiben kann. Es wird also nicht irgenwo gefunden, man muss es definieren. Hier gebe ich eine mögliche Definition eines auf die Erde bezogenen Inertialsystems an.

Zunächst müssen für ein Inertialsystem die Maßeinheiten für Längen und Zeiten definiert werden. Hier nimmt man gerne die SI Einheiten Meter und Sekunde, wobei Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie herausgerechnet werden.

Als nächstes wird der Zeit- und Ortsnullpunkt des Koordinatensystems festgelegt. Der Zeitnullpunkt kann beliebig auf den Zeitpunkt gelegt werden, an dem ein zu beschreibendes Experiment beginnt. Der Ortsnullpunkt wird zur Zeit Null zweckmässiger Weise auf den Schwerpunkt der Erde gelegt.

Als nächstes sind die Richtungen der Achsen zu bestimmen. Die Z-Achse wird gerne in Richtung auf den Nordpol gelegt, sie ist dann die Rotationsachse der Erde. Die x-Achse kann dann auf den Schnittpunkt des Nullmeridians mit dem Äquator zeigen. Damit das System rechtshändig ist, zeigt die y-Achse dann in Richtung des Meridians 90 Grad östlicher Breite.

Damit dieses Koordinatensystem wirklich ein Inertialsystem ist, muss man jetzt nur noch fordern, dass es nicht rotiert. Es darf also weder die Drehung der Erde um die z-Achse mitmachen, noch darf es mit der Erde um die Sonne rotieren. Es darf aber eine konstante, gleichförmige Bewegung in eine Richtung machen. Es kann also zum Zeitpunkt Null die Geschwindigkeit der Erde haben, so dass der Nullpunkt dieses Inertialsystems die Erdumlaufbahn tangential verlässt.

Dieses Inertialsystem ist nur ein Beispiel von unendlich vielen Möglichkeiten. Es zeigt aber, dass Inertialsysteme im Bereich der Erde definiert werden können und damit eindeutig existieren.

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Letzte Änderung: 21.12.2006

© Joachim Schulz

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