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Grundwissen

Inertialsystem

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig bewegt.
  • Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.

In der speziellen Relativitätstheorie von EINSTEIN wird stets von Inertialsystemen ausgegangen. Unter Inertialsystemen versteht man in der Physik Bezugssysteme mit einer besonderen Eigenschaft.

Inertialsystem

Unter einem Inertialsystem (lateinisch iners = untätig, träge) versteht man in der Physik ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig, also unbeschleunigt bewegt.

In einem Inertialsystem gilt also das 1. NEWTONsche Gesetz, der sog. Trägheitssatz:

Jeder Körper beharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit, wenn der Körper nicht durch einwirkende Kräfte gezwungen wird, seinen Zustand zu ändern.

In einem Inertialsystem können auch Beschleunigungen von Körpern auftreten. Hier ist dann der Beschleunigungsvektor in Richtung der resultierenden Kraft und der Betrag der Beschleunigung proportional zum Betrag der resultierenden Kraft. Es gilt also das 2. NEWTONsche Gesetz (Aktionsprinzip) \(\vec{F}=m\cdot \vec{a}\).

Insgesamt gilt:

Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.

Inertialsysteme vor dem Fixsternhimmel

Inertialsysteme zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich gegenüber dem durch die Fixsterne aufgespannten Himmel nicht drehen, sondern sich nur geradlinig, gleichförmig gegenüber den Fixsternen bewegen. Ein Koordinatensystem, das fest mit der rotierenden Erde verbunden ist, stellt somit im strengen Sinne kein Inertialsystem dar.

Aufgabe
Abb. 1 Verschiedene, sich relativ zueinander bewegende Koordinatensysteme
Aufgabe

Gib an, welche der in der Animation in Abb. 1 dargestellten Systeme keine Inertialsysteme darstellen.

Lösung

Das rote und das ockerfarbene System sind gegenüber dem vorgegebenen Interialsystem (schwarz) beschleunigt. Also stellen diese beiden Systeme kein Intertialsystem dar.