Inertialsystem.... Beschleunigtes System

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3252

Ich habe große Problem die Physik zu verstehen, wenn sie von inertialsystemen und Beschleunigten System spricht.

Inertialsystem verstehe ich als System das sich mit konstanter Geschwindigkeit v bewegt. a=0. Also wenn die Summe aller äusseren Kräfte gleich null ist.

Beschleunigtes System verstehe ich als System das sich mit konstanter Beschleunigung bewegt. Also wenn die Summe aller äusseren Kräfte >0 ist.

Der Begriff Kraft beschreibt eine Wechselwirkung. Das heißt eine einzelne Kraft in der Natur gibt es nicht.

Die Summe der äusseren Kräfte kann zwar eine Resultierende aufweisen, trotzdem wirkt auf die Resultierende dann eine Kraft die wiederum alles aufhebt. Die Trägheitskraft von m*a, also abhängig von der Beschleunigung.

Was ich nun nicht verstehe.

2 Menschen befinden sich schwebend in jeweils getrennten Inertialsystemen. z.B. zwei Raumschiffe die sich mit konstanter Geschwindigkeit v bewegen.

nun beschleunigt ein Raumschiff. der Mensch der sich in diesem beschleunigten Raumschiff befindet, befindet sich in einem beschleunigten Bezugsystem.
Wenn er nun die Kräfte beschreibt die in diesem System wirken, so kann er zu dem Schluss kommen. das eine Art Schwerkraft ihn gegen die Raumschiffwand beschleunigt und das Raumschiff steht.

Der Beobachter aus dem Inertialsystem sieht das anders. Er würde den Menschen als kräftefrei sehen und das Raumschiff auf ihn hin beschleunigen.

Irgendwann landet der Mensch dann in diesem Raumschiff an der Wand.
Dieser würde dann folgendes feststellen. Er wird gegen die Wand gepresst durch eine Art Schwerkraft und die Wand erwidert die Kraft durch eine Art Bodenkraft, genauso wie wir auf der Erde stehen.

Der Beobachter aus dem Inertialsystem würde genauso in seinem System feststellen, das der Mensch gegen die Raumschiffwand gepresst wird und zusammengedrückt wird wie unter Schwerkraft auf der Erde.

Ein System des zusammenpressens stellt eine Belastungsfall dar. Diesen kann man aber nicht mit nur einer Kraft beschreiben, man denke an die Feder, die zusammengedrückt wird F=-F.

Deswegen braucht auch der Beobachter zum Beschreiben des Vorfalls ein Wechslwirkungssystem. Er sieht die Kraft des Raumschiffs als die äussereKraft als Erwiderung sieht er die Trägheitskraft des Menschen die ihn wie eine Schwerkraft gegen die Wand presst.

Also müssen auch in Inertialsystem beim beschreiben von Vorgängen Trägheitskräfte wahrgenommen werden.
Die Bezeichnung als Scheinkraft ist daher nicht angebracht.

Sie kann nur dann als Scheinkraft bezeichnet werden im Inertialsystem, solang der Mensch nicht beschleunigt wird, also nicht in Berührungskontakt mit der Beschleunigten Kraft steht, solang er nicht selbst beschleunigt wird.

Weil dann wie oben beschriebt sieht der Beobachter aus dem Inertialsystem den Menschen kräftefrei, während dieser glaubt eine Kraft beschleunige ihn gegen die Raumschiff wand.

Ich verstehe daher den Satz nicht.
Trägheitskräfte gibt es bei der beobachtung aus dem Inertialsystem keine.

Rmn · Anmeldungsdatum: 26.01.2010 Beiträge: 473

Trägheitskraft und Scheinkraft sind Synonime, ein Wort für genau dasselbe.(auch wenn du mir jetzt nicht glaubst, lies weiter)
Wenn man aus einem Inertialsystem eine Beschleunigung des Raumschiffs beobachtet, im dem ein Mensch sitzt, dann wirkt auf den Menschen eine Kraft, die ihn beschleunig.Diese ist durch Triebwerke und dann Festigkeit der Wand gegeben.
Der Mensch übt genau so eine Kraf auf die Wand, diese ist nach Newton 3 die Reaktionskraft.
F=-F
Newton 3 ist erfüllt. Es gibt keine Trägheitskraft.

Aus der Sicht des Raumschiffs(!) wirk auf einen Menschen eine "grundlose" Kraft, wie du sagtest eine Art "Gewichtskraft", die ihn gegen die Wand beschleunigt. Aber woher kommt sie, der Mensch hat keien Triebwerke?
Deswegen heißt sie auch Scheinkraft oder Trägheitskraft.
Sie heißt "Scheinkraft", weil sie aus der Sicht des Raumschiffs keine Ursache zu haben scheint(!).
Sie heißt auch Trägheitskraft, weil sie in durch Trägheit des Menschen verursacht wird.

Aus dem Bezugsystem eines bremsenden Autos fliegst du grundlos nach vorne, auf dich wirkt eine "Scheinkraft", egal ob du Glasscheibe berührst oder nicht, relativ zum bremsenden Auto wirst du beschleunigt, auch wenn du drin schweben würdest. Aber das passiert nur wegen diener Trägheit, es ist die Trägheitskraft, was dich nach vorne beschleunigt.

Man kann hier eine tiefere erkenntnis gewinnen, was eine "Gegegenkraft" angeht. Was ist Newton 3?

Kraft F ist nichts anderes, als eine zeitliche Änderung des Impulses

Nun kann man sehen:

Für einen Zeitraum betrachtet(integriert):

Newton 3 ist nichts anderes als der umgeschriebene Gesamtimpulserhaltungsatz. Newton kannte zu seiner Zeit, soweit ich weiß, noch kein Impus und könnte es so nicht formulieren.
Der Grund, warum es nach Newton 3 eine Gegenkraft geben muss, ist nichts anderes, als die Forderung nach Erhaltung des Gesamtimpulses.

Und hier sieht man schon, wo die Grenzen von Newton 3 sind.
Geht man in ein anderes System über, was sich relativ mit einer konstanten Geschwindigkeit v bewegt, dann ändert sich Impuls auch, da Impuls eine relative Größe ist:

Das ist ganz ok, denn die Kraft ist nicht Impuls sondern seine Änderung,

Obwohl sich Impuls geändert hat, ändert sich nichts an Kräften, da der Impuls, der dazu kam, konstant ist, dh seine Änderung ist Null.
Ist man aber in einem beschleunigen Bezugsystem, dann ändert sich

mit der Zeit. Also

Beim Übergang zu einem beschleunigten Bezugsystem entsteht eine neue "Kraft"

, die nicht durch die Wechselwirkung mit anderen Körpern hervorgerufen wurde, sondern durch die beschleunigung des Bezugsystems. Das ist genau der Punkt. Das ist nach Newton 3 nicht in Ordnung. Um Newton jetzt zu "reparieren" muss man diese Kompensieren, also fürht man eine zusätzliche Kraft, die Trägheitskraft, die genau so groß ist. Dann ist Newton 3 wieder in Ordnung.

Man kann viel weiter gehen, um zu verstehen, warum der Impuls erhalten werden muss(!) und sogar noch weiter gehen, um zu verstehen, was die grundlegenderen Prinzipien der Natur sind, aus dennen man Newton herleiten kann und die dort(Quantenmeschanik, Relativitätstheorie) gelten, wo Newton nur eine Nährung oder ein Mittelwert ist.

Ich hoffe ich habe dich jetzt nicht unterfordert, da ich nicht weiß auf welchem Wissenstand du bist und du scheinst dich mit Newton mehr auszukennen, als ich und da du auch was von Lagrange-Formalismus weiß, kennst du das alles vermutlich längst. Aber ich hoffe das hilft.