Inertialsystem

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

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Warum gelten die Newtonschen Axiome nur in Inertialsystemen??

- Also in einem Inertialsystem haben die Axiome uneingeschränkte Gültigkeit und in einem Inertialsystem bewegt sich jedes Objekt mit einer Masse, auf das keine Kraft wirkt, gleichförmig geradlinig. Aber warum gelten die Axiome dann?

Nikolas

Ist es nicht anders herum? Wenn ich ein System habe, in dem die Axiome gelten, habe ich ein Inertialsystem vor mir?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

ist es nicht egal wie rum man das sieht?? Aber warum gelten denn jetzt die Axiome in Inertialsystemen??

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Du fragst, warum das stimmt, was Newton da herausgefunden und gesagt hat.

Da könntest du zwei Wege zu einer Antwort verfolgen:

* Offenbar hat das gestimmt, was er sich überlegt hat, als er zu diesen Aussagen gelangt ist

* Offenbar haben die Experimente gezeigt, dass man mit Newtons Aussagen mechanische Bewegungen erfolgreich beschreiben kann.

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Magst du mal aufschreiben, wie die Axiome lauten, die du hier begründen möchtest?

Ergeben diese Axiome für dich Sinn?

Welche Möglichkeiten fallen dir ein, um die Aussagen dieser Axiome experimentell zu überprüfen und zu bestätigen?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

1. Axiom

Ein Körper verharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen, geradlinigen Bewegung, solange die Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte Null ist.

naja ist einleuchtend. Solange man z.B. ein Spielzeugauto nicht mit einer Kraft bewegt, "ruht" es relativ zu seinem Bezugssystem.

2.Axiom

Wirkt eine Kraft F auf einen frei beweglichen Körper mit der Masse m, so wird der Körper beschleunigt.
Die Beschleunigung ist der Kraft proportional und hat deren Richtung:
F = m • a

Naja sobald man auf das Spielzeugauto eine Kraft anwendet, es z.B. anschupst, wird es beschleunigt und bewegt sich in die Richtung in die man es angeschubst (die Kraft angewendet) hat. Und die Beschleunigung ist der Kraft proportional.

3.Axiom

Übt ein Körper A auf einen Körper B eine Kraft aus (actio, Aktionskraft),
so übt B auf A eine gleich große aber entgegengesetzte Kraft aus,
die als Gegenkraft (reactio, Reaktionskraft) bezeichnet wird.

Wenn ich das Spielzeugauto mit der Aktionskraft anschubs dann wirkt das Auto mit einer gleich großen Kraft (Gegenkraft) auf mich zurück.

Newton hatte Recht, aber warum stimmt das denn jetzt?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Ja, das ist eine Aufgabe für Studenten.
Und ich habe den genauen Aufgabentext formuliert.
Auf dem Übungsblatt steht wortwörtlich:

Warum gelten die Newtonschen Axiome nur in Inertialsystemen?

Über dieser Frage steht:

Erläutern Sie die Newtonschen Axiome an Beispielen aus der Praxis!

was aber nichts mit der folgen, oben genannten Frage zu tun hat.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Okay, dann ahne ich nun, worauf das hinausläuft smile

Tipps:

* Kennst du Bezugssysteme, die keine Inertialsysteme sind? Welche zum Beispiel?

* Bewegen sich Körper in diesen Bezugssystemen geradeaus, wenn keine Kraft auf sie wirkt?

* Welchen Kunstgriff braucht man, um auch in Nichtinertialsystemen mit Gleichungen wie F=m*a rechnen zu können?

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

Bezugssysteme die keine Inertialsysteme sind... hmmm

Die Erde rotiert relativ zum Fixsternhimmel das Bezugssystem Erde stellt deshalb kein Inertialsystem dar. Ist die Erdrotation im Vergleich zum Zeitablauf eines Experiments vernachlässigbar langsam dann ist ein mit der Erde verbundenes Bezugssystem in sehr guter Näherung ein Inertialsystem.

Sobald allerdings eines der Bezugssysteme eine Rotation oder eine beschleunigte Translationsbewegung ausführt treten so genannte Scheinkräfte wie die Zentrifugal- oder Corioliskraft auf. Jene beschleunigten Bezugssysteme stellen im System der klassischen Mechanik keine Inertialsysteme dar.

Also wenn eine Kugel auf einer sich rotierenden Scheibe vom Mittelpunkt hin zum Rand rollt, dann wirkt eine Scheinkraft (Corioliskraft) auf diese. Also gelten dort die 3 Newtonsche Axiome nicht und es ist auch kein Inertialsystem????? (da sich die Kugel nicht geradeaus bewegt)

Man rechnet dann mit der Corioliskraft statt F=m*a oder? Aber welchen "kunstgriff" meinst du damit genau?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Genau

Mit "Kunstgriff" meinte ich das Einführen von Scheinkräften in beschleunigten Bezugssystemen wie zum Beispiel der Trägheitskraft, oder wie zum Beispiel der Zentrifugalkraft oder der Corioliskraft speziell in rotierenden Bezugssystemen.

Diese Scheinkräfte muss man zusätzlich zu den sonstigen "normalen" Kräften berücksichtigen, wenn man etwas in Nichtinertialsystemen rechnen möchte.

Ich finde, damit hast du genau den Punkt gefunden, warum die Newtonschen Axiome in Nichtinertialsystemen (= beschleunigten Bezugssystemen) nicht gelten smile

Iduna · Anmeldungsdatum: 15.01.2007 Beiträge: 313

*puh*

Dankeschön =)))))

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