Viitejärjestelmä

Viite järjestelmä on fysiikan kuvitteellinen tila - ajallinen yksikkö, joka on tarpeen muuttaa käyttäytymistä sijainti-riippuvainen muuttujat kuvaamaan selvästi ja täysin. Erityisesti fyysisten kappaleiden sijainti ja liike voidaan määrittää vain suhteessa vertailujärjestelmään. Vertailujärjestelmä määritellään valitsemalla vertailupiste ja määrittelemällä paikkasuunnat sekä määrittämällä fyysinen prosessi ajan mittaamiseksi. Tämä määrittelee ensin, mitä "lepo" ja "liike" on ymmärrettävä. Lisäksi tämä mahdollistaa koordinaatistojärjestelmän käyttöönoton, jonka avulla fyysisiä tapahtumia voidaan kuvata matemaattisesti määrittämällä niiden ajalliset avaruuskoordinaatit. Jos tarkkailijat lähtevät erilaisista vertailujärjestelmistä, he voivat antaa erilaisia ​​kuvauksia fyysisestä prosessista, joita kuitenkin sovelletaan, jos otetaan huomioon heidän vertailujärjestelmänsä. Esimerkiksi autonkuljettaja voi perustellusti väittää, että puu on tulossa häntä kohti, kun taas tienvarsilla seisova tarkkailija näkee prosessin myös päinvastoin. Fysiikassa jokainen tällä tavoin määritelty viitekehys voidaan valita tasavertaisesti ja ettei ole olemassa perustavanlaatuista prosessia, jolla tietty viitekehys voidaan erottaa kaikista muista.

Viitejärjestelmät klassisessa fysiikassa ja suhteellisuusteoriassa

In klassisen fysiikan, eri viite järjestelmiä vastaavat etäisyydet kahden pisteen välillä, kulmien välillä kahden suoran ja aikaero kahden tapahtuman välillä. Siksi aikakoordinaatti voidaan valita yhdenmukaisesti kaikille vertailujärjestelmille, ja vektorilisäys koskee nopeuksia. Tämä tarkoittaa, että nopeus , joka prosessilla on liikkuvassa vertailujärjestelmässä K ', lisätään vektorisesti nopeuteen , jolla K' liikkuu vertailujärjestelmässä K saman prosessin nopeuden saamiseksi K : ssä: ${\ displaystyle t}$${\ displaystyle {\ vec {v}} '}$${\ displaystyle {\ vec {V}}}$${\ displaystyle {\ vec {v}}}$

${\ displaystyle {\ vec {v}} = {\ vec {V}} + {\ vec {v}} '}$ : Nopeuksien klassinen summauslause.

Sen sijaan todellisuudessa valon nopeus on sopusoinnussa kaikissa vertailujärjestelmissä, jota ei voida sovittaa yhteen klassisen lisäyslauseen kanssa. Löydetty ratkaisu on Suhteellisuusteoria olettaa etäisyydet, kulmat ja aikavälit voivat olla erilaisia eri viite järjestelmiä. Yksi seuraus on nopeuksien relativistinen summauslause , jonka mukaan vektorinen lisäys on hyvä approksimaatio vain pienille nopeuksille (verrattuna valon nopeuteen). Suurilla nopeuksilla huomattavasti esiintyvät poikkeamat on vahvistettu mittauksilla.

Vertailupisteet ja koordinaattijärjestelmät

Luonnos vertailujärjestelmästä

Todellisen rungon piste valitaan usein vertailupisteeksi , esim. B. "pöydän vasen etukulma", "korin keskusta" tai "auringon keskipiste". Mutta se voi olla myös kuvitteellinen kohta, esim. B. "maan ja kuun yhteinen painopiste" tai "vapaasti putoava viitekehys".

Kolmen spatiaalisen suunnan määrittämiseksi tarvitaan ainakin kaksi muuta pistettä: Nämä kolme pistettä ulottuvat tasolle . Kolmas ulottuvuus saadaan sitten esim. B. kuten normaalisti tällä tasolla. Tämä tarkoittaa, että sinulla on kaikki vaatimukset koordinaattijärjestelmän määrittelylle , jota voidaan käyttää paikkapisteiden määrittämiseen. Siksi termiä referenssijärjestelmä käytetään joskus synonyymissä termin koordinaattijärjestelmä kanssa kirjallisuudessa. Termien välillä tehdään kuitenkin yleensä ero, koska yksi ja sama vertailujärjestelmä (esim. Maan järjestelmä) voidaan kuvata erilaisilla koordinaatistoilla (esim. Suorakulmaiset koordinaatit ja napakoordinaatit ). Minkä tahansa prosessin avaruus- ja aikakoordinaatit voidaan muuntaa koordinaatistosta toiseen koordinaattimuunnoksen avulla. Fyysiset kaavat, jotka kuvaavat samaa prosessia samassa vertailujärjestelmässä, voivat sen vuoksi muodostaa täysin erilaiset muodot käyttäessään eri koordinaattijärjestelmiä.

Usein valitut vertailujärjestelmät

Lepojärjestelmä

Vertailujärjestelmää, jossa havaittu keho lepää, kutsutaan sen lepojärjestelmäksi. Tässä vertailujärjestelmässä sillä ei ole kineettistä energiaa, ei translaation eikä pyörimisen kautta, ja se on voimien tasapainossa .

Laboratoriojärjestelmä

Tarkkailijan lepojärjestelmää ja havaitun kokeen laitetta kutsutaan laboratoriosysteemiksi. Yleensä se on lähin vertailujärjestelmä kuvaamaan kokeilua, mutta ei aina sopivin. Laboratoriojärjestelmä on - jos se on maan päällä - vain suunnilleen inertiaalijärjestelmä.

Absoluuttinen ja suhteellinen järjestelmä

Nestemekaniikassa erotetaan muun muassa kaksi erilaista vertailujärjestelmää: Vertailujärjestelmä, jossa tarkasteltavan kohteen ulkovaippa, esimerkiksi turbiinin kotelo , on määritelty "absoluuttiseksi järjestelmäksi". Vertailujärjestelmään, joka liikkuu tähän nähden, esimerkiksi referenssijärjestelmään, joka liikkuu turbiinin siipien mukana, viitataan sen vuoksi "suhteellisena järjestelmänä".

Painovoiman keskipiste

Useista kappaleista koostuvan fyysisen järjestelmän painopisteessä niiden yhteinen painopiste "lepää" vertailujärjestelmän alkuperässä. Joillekin fyysisille prosesseille, esim. B. elastinen isku , painopisteen järjestelmä mahdollistaa erityisen yksinkertaisen kuvauksen, koska kahden mukana olevan ruumiin impulssit ovat määritelmänsä mukaan vastakkaisia ​​ja yhtäläisiä. Jopa useiden elinten mukana, sellaisina kuin ne ovat. B. esiintyy usein ydinreaktioissa, painopistejärjestelmällä on järkeä: Tässä on otettava huomioon kaikkien impulssien vektorisumma. Se on jatkuvasti yhtä suuri kuin nolla (katso sentroidin periaate ).

Inertiajärjestelmä

Vertailujärjestelmää, jossa voimattomat hiukkaset lepäävät tai liikkuvat suorien kiertoradojen läpi vakionopeudella, kutsutaan inertiasysteemiksi . Tämän hitauslaissa sanotaan . Aseman koordinaatit nämä kiertoradat ovat lineaarisia epähomogeeninen ajan funktioita${\ displaystyle {\ vec {r}} (t)}$${\ displaystyle t}$

${\ displaystyle {\ vec {r}} (t) = {\ vec {r}} (0) + {\ vec {v}} \, t \,.}$

Siinä on hiukkasen sijainti tuolloin ja sen nopeus. Tällaiset vertailujärjestelmät ovat kiinteitä lukuun ottamatta paikan ja ajan alkuperän valintaa, kolmen suunnan valintaa ("ylös, eteen, oikealle") ja koko vertailujärjestelmän vakionopeuden valintaa (verrattuna toiseen inertiajärjestelmään). Tämä tarkoittaa: Jokainen vertailujärjestelmä, joka on levossa suhteessa inertiasysteemiin tai joka liikkuu vakionopeudella suhteessa siihen, on myös inertiasysteemi. Tällä hetkellä (2017) tunnetuin likiarvo inertiasysteemille on tähtitieteessä määritelty inertiavaruus . ${\ displaystyle {\ vec {r}} (0)}$${\ displaystyle t = 0}$${\ displaystyle {\ vec {v}}}$

Nopeutettu viitekehys

Viitekehystä, joka ei ole inertiakehys, kutsutaan nopeutetuksi vertailukehykseksi. Sellaisessa järjestelmässä elimet osoittavat liikkeitä, joita ei aina voida selittää inertiasysteemistä tunnetuilla voimilla.

Seuraavan esimerkin tulisi paljastaa ero:

Asemalle nousee juna, jossa mies, jolla on vaunut ilman jarruja. Vertailujärjestelmä, jossa lava lepää, on (erittäin hyvässä arvioinnissa) inertiasysteemi. Lähestyvän junan vertailujärjestelmä on kuitenkin nopeutettu vertailujärjestelmä. Lastenrattaat eivät koe voimaa ajosuunnassa, kun ne alkavat liikkua, joten ne pysyvät levossa "alustan" vertailujärjestelmässä. Siksi se pyörii taaksepäin nopeutetulla nopeudella suhteessa lähestyvään junaan. Jotta rattaat pysyisivät levossa junaan nähden, miehen on kohdistettava rattaisiin voima, joka kiihdyttää sitä synkronisesti junan kanssa. Rattaat vastustavat tätä kiihtyvää voimaa yhtä suurella hitausresistanssillaan , joka vaikuttaa mieheen kuin todellinen voima.

Kiihdytetyssä vertailujärjestelmässä elimet, joihin voimia ei vaikuta inertiasysteemin kannalta, liikkuvat kiihtyvyydellä tai kaarevilla poluilla. Kehoon näyttää vaikuttavan voima , joka mekaniikan perusyhtälön mukaan ${\ displaystyle {\ vec {a}}}$${\ displaystyle {\ vec {F}}}$

${\ displaystyle {\ vec {F}} = m {\ vec {a}}}$

aiheutti tämän kiihtyvyyden. Täten kiihdytetyn viitekehyksen tarkkailija päättelee, että on olemassa voima, jota ei ole inertiakehyksessä. Tällaisia ​​voimia kutsutaan pseudo- tai hitausvoimiksi . Vaikka kiihdytetyssä viitekehyksessä olevalle tarkkailijalle ei löydy muuta syytä kuin hänen valitsema viitekehys, ne ovat yhtä todellisia kuin kaikki muutkin voimat. Kiihdytetyn järjestelmän runko pysyy levossa vain, jos inertiavoimaa vastapäätä on voima, joka pitää kehon levossa suhteessa kiihdytettyyn vertailujärjestelmään. Kiihdytyksessä havaitun kiihdytyksen lisäksi kaikki muut seuraukset, jotka yleensä katsotaan inertiaalivoimaksi, johtuvat tiukasti ottaen voimista, joilla kiihtyvyys vaikuttaa (esim. Estetty). ${\ displaystyle {\ vec {a}}}$

Pyörivä viitekehys

Pyörivä vertailujärjestelmä on erityistapaus, että kiihdytetty vertailujärjestelmä ei suorita käännöstä, vaan vain kiertoliikkeen alkupään ympäri. Vaikka mikään ei näytä kiihtyvän tässä tilanteessa (edellyttäen, että pyörimisakseli ja kulmanopeus pysyvät samana), pyörivä vertailujärjestelmä lasketaan kiihdytettyihin vertailujärjestelmiin. Pyörivässä vertailukehyksessä kappaleet, jotka eivät ole pyörimisakselilla, kokevat ulospäin suunnatun keskipakovoiman , ja ne pysyvät levossa vain, jos niihin kohdistuu samanaikaisesti sisäänpäin suuntautuva keskipakovoima . Jos katsot samaa tilannetta inertiasysteemistä, sama runko seuraa pyöreää polkua pyörimisakselin ympäri, ja keskiosainen voima aiheuttaa juuri sisäänpäin suuntautuvan kiihtyvyyden, joka pitää sen pyöreällä polullaan (katso esimerkiksi ketjukaruselli ).

Vaikka keskipakovoima vaikuttaa jokaiseen kehoon pyörivässä vertailukehyksessä, toinen hitausvoima, Coriolis-voima , vaikuttaa vain kappaleisiin, jotka liikkuvat suhteessa pyörivään järjestelmään. Niin kauan kuin sinä. B. seisoo vain pyörivällä levyllä, tunnet vain keskipakovoiman. Jos yrität nyt kävellä levyllä, Coriolis-voima tulee esiin. Se on aina suunnattu sivusuunnassa liikkeen suuntaan ja antaa sinun kuvata käyrää. Jos yrität z. B. mennä suoraan kohti pyörimisakselia (tai poispäin siitä), sinut taipuu pyörimissuuntaan (tai sitä vastapäätä). Jos taas kävelet levyn pyörimisakselin ympäri tasaisella etäisyydellä, Coriolis-voima on suunnattu säteittäisesti, ts. Yhdensuuntaisesti tai vastakkain keskipakovoiman kanssa. Jos sitten juokset pyörimissuuntaa vastaan ​​niin nopeasti, että pysyt samassa paikassa ulkopuolelta katsottuna, olet levossa hitausjärjestelmässä eli vapaa voiman vaikutuksesta. Levyn vertailujärjestelmässä kuvataan kuitenkin pyöreää liikettä pyörimisakselin ympäri, mikä puolestaan ​​vaatii sisäänpäin suunnattua suhteellista kiihtyvyyttä tässä vertailujärjestelmässä. Tämän synnyttää Coriolis-voima, joka tässä tapauksessa on suunnattu sisäänpäin eikä vain neutraloi pyörivässä vertailujärjestelmässä kaikkialla olevaa keskipakovoimaa, mutta tarjoaa myös voiman, jota tarvitaan suhteelliseen kiihtyvyyteen kohti pyörintäakselia.

Maa vertailurunkona määrittelee pyörivän vertailujärjestelmän. Maan hitaasta pyörimisestä johtuen erot inertiajärjestelmään voidaan kuitenkin usein unohtaa. B. monissa fyysisissä prosesseissa jokapäiväisessä elämässä. Laboratoriossa erot voidaan osoittaa vain erityiskokeilla, kuten Foucault-heiluri . Suuressa mittakaavassa heillä on kuitenkin erehtymätön vaikutus, esim. B. valtameren virtauksista ja säästä.

Vapaasti putoava viitekehys

Jos vertailujärjestelmä on kytketty pisteeseen, joka on vapaassa pudotuksessa, gravitaatio- ja inertiavoimat kumoavat toisensa. Termi " vapaa pudotus " on otettava tässä fyysisessä mielessä; toisin sanoen se ei rajoitu ruumiisiin, jotka putoavat suoraan alas. Pikemminkin se viittaa kaikkiin kappaleisiin, joita ulkoiset tuki-, pito- tai kitkavoimat eivät estä seuraamasta vapaasti painovoimaa. Jopa avaruusasema, joka kiertää maata kiertoradalla ilmakehän ulkopuolella, on siis vapaassa pudotuksessa. Täällä painovoimaa ei voida tuntea, koska painovoima kiihdyttää tasaisesti kaikkia massoja, mukaan lukien astronautit, eikä mikään muu voima toimi. Niin sanottu painottomuus vallitsee .

Gravitaatio- ja inertiavoimien "katoaminen" vapaasti putoavissa viitekehyksissä voidaan selittää kahdella tavalla: Voidaan valita vertailukehykseksi maan muu järjestelmä ja sitten selvittää, että putoava kappale kiihtyy sen painon avulla . Hänen oma lepojärjestelmänsä on siis kiihdytetty vertailujärjestelmä, jossa painovoiman lisäksi esiintyy inertiavoimia. Näiden hitausvoimien suuruus ja suunta ovat sellaiset, että ne kompensoivat tarkasti painon. Joten vapaasti putoava runko käyttäytyy lepojärjestelmässään ikään kuin siihen eivät olisi vaikuttaneet ulkoiset voimat. Toinen lähestymistapa perustuu siihen tosiasiaan, että maan muu järjestelmä, mutta vapaasti putoava vertailujärjestelmä on inertiasysteemi. Tästä näkökulmasta maapallolla lepäävä ruumis kiihtyy jatkuvasti ylöspäin, ja sen paino ei ole muuta kuin tämän kiihtyvyyden tuottama inertiavoima. Tällä tavalla painovoimasta itsestään tulee "näennäinen voima". Molemmat lähestymistavat ovat matemaattisesti vastaavia.

Einstein sijoitettu vastaavuuden painovoiman voimansa inertiaalinen voimien muodossa vastaavuuden periaatteen alussa hänen yleisen suhteellisuusteorian .

Viitejärjestelmän muutos

Fyysisen ilmiön tarkka kuvaus riippuu yleensä valitusta vertailujärjestelmästä, esimerkiksi havaitut avaruuskoordinaattien ja -aikojen arvot ja siten kaikki niistä johdetut arvot, kuten nopeus, kiihtyvyys jne. Saman erityisprosessin havainnot näyttävät erilaisilta, joten erilaisia ​​kaavoja voidaan lukea ja tietyissä olosuhteissa voidaan tehdä erilaisia ​​johtopäätöksiä prosessin kulusta tai fyysisistä laeista, joihin se perustuu.

Määriä ja matemaattisia suhteita, jotka pysyvät muuttumattomina, kun vertailujärjestelmää muutetaan, kutsutaan muuttumattomiksi .

Yksinkertaisia ​​esimerkkejä

Katso myös kinematiikka (hiukkasprosessit)

Mikä pallo osuu toiseen?

Biljardipelin aikana tarkkailija, joka seisoo biljardipöydässä, i. H. laboratorion järjestelmässä, kuten valkoinen biljardipallo törmää punaisen lepotilaan ja makaa sitten siellä. Toisessa vertailukehyksessä, joka liikkuu vakionopeudella niin, että valkoinen pallo lepää aluksi siinä, punainen pallo lähestyy paikallaan olevaa valkoista palloa vastakkaisella nopeudella, kolahtaa sen ja pysähtyy, kun taas valkoinen pallo liikkuu nyt sen mukana. punaisen alkunopeus siirtyy pois. Kolmannessa vertailujärjestelmässä molempien pallojen painopiste, molemmat pallot liikkuvat ensin kohti toisiaan, törmäävät ja siirtyvät poispäin toisistaan ​​aina samalla nopeudella, joka on vain puolet punaisen pallon alkuperäisestä nopeudesta ensimmäinen vertailujärjestelmä. Kysymys siitä, mikä pallo osuu toiseen, ei ole fyysisesti merkityksellinen kysymys, koska siihen voidaan vastata eri tavoin riippuen siitä vertailujärjestelmästä, jossa tarkkailija tulkitsee prosessin.

Missä kulmassa pallot lentävät toisistaan?

Vertailujärjestelmässä "biljardipöytä" sovelletaan yleistä sääntöä, että kun valkoinen ei ole keskitetysti törmännyt paikallaan olevaan punaiseen biljardipalloon, molemmat liikkuvat täsmälleen 90 ° toisistaan. Painopistejärjestelmässä niiden liikesuunnat muodostavat kuitenkin aina 180 ° kulman törmäyksen jälkeen (aivan kuten ennen törmäystä, vain eri suuntaan). Kumpikaan näistä kahdesta säännöstä ei ole luonteeltaan yleinen laki.

Koordinoi muunnos vertailujärjestelmästä toiseen

Jos toinen vertailujärjestelmä määritetään vertailujärjestelmän perusteella, yhdessä vertailujärjestelmässä kelvolliset koordinaatit voidaan ilmaista kunkin pisteen ja jokaisen ajan koordinaattimuunnoksella käyttämällä toisen vertailujärjestelmän koordinaatteja. Vertailujärjestelmien vakionopeuden ollessa vakiona toisiaan vastaan, Galilei-muunnosta on käytettävä suorakaiteen koordinaatteihin klassisessa mekaniikassa . Tämä tarkoittaa, että siirtyessä yhdestä vertailujärjestelmästä toiseen kaikille nopeuksille vertailujärjestelmän suhteellinen nopeus lisätään vektorisesti ja käännös kaikille avaruuskoordinaateille . Vaikka matemaattisesti hyvin yksinkertainen ja heti selkeä, tämän tyyppinen koordinaattimuunnos on oikea vain suhteellisilla nopeuksilla, jotka ovat hyvin pieniä verrattuna valon nopeuteen . Jos tätä ei voida olettaa, Galileon muunnos korvataan relativistisen fysiikan Lorentz-muunnoksella . Vaikka ajalliset aikavälit ja spatiaaliset etäisyydet ovat muuttumattomia Galilei-muunnokseen, tämä ei koske Lorentz-muunnosta. Nopeuksia ei voida yksinkertaisesti lisätä tähän. (katso nopeuksien relativistinen lisäyslause ) ${\ displaystyle {\ vec {v}}}$${\ displaystyle {\ vec {v}} t}$

Suhteellisuusperiaate

Suhteellisuusperiaatteen mukaan kaikki kaksi vertailujärjestelmää, jotka liikkuvat suoralla ja tasaisella tavalla toistensa suhteen, ovat samanarvoisia. Toisin sanoen ei ole olemassa fyysistä prosessia, jossa sen lisäksi, että nämä kaksi viitekehystä liikkuvat suhteessa toisiinsa (ja tarvittaviin seurauksiin, kuten Doppler-ilmiöön), voitaisiin havaita toinen erottava piirre niiden välillä. Siksi fysiikan peruslakien on oltava muuttumattomia näiden viitekehysten välisessä muutoksessa. Jos lailla on kaavan muoto, jossa kyseisen vertailujärjestelmän koordinaatit näkyvät, molempien koordinaattijärjestelmien kaavojen on oltava täsmälleen samat, ja toisen on oltava seurausta toisesta, jos siinä olevat koordinaatit ilmaistaan toinen viitejärjestelmä. Matemaattisesti luonnonlakien on oltava invariantteja koordinaattimuunnokseen. Tämän seurauksena termit, kuten "absoluuttinen lepo" tai "absoluuttinen liike", ovat fyysisesti merkityksettömiä, koska niitä ei voida havaita.

historia

mekaniikka

Huygens: Kaksi tarkkailijaa (yksi veneessä, toinen maalla) kuvaavat kahden pallon törmäystä eri tavalla.

Saat Aristoteleen , luonnollinen tila elin on ehdoton rauhallinen. Kun keho liikkuu, se tapahtuu vain sisäisen aseman tai ulkoisen pakon kautta. Hänen mielestään lepo ja liike ovat objektiivisesti erotettavissa olevia asioita, joten Aristoteleen fysiikassa on vain yksi objektiivinen vertailujärjestelmä: maa.

Nykyaikojen alkaessa Galileo Galilei ja Isaac Newton tunnustivat 1600-luvulla, että voimaton keho ei mene lepotilaan itsestään, vaan liikkuu edelleen suoralla linjalla nykyisellä nopeudella ja pysyy siten liikkeen tila. Tätä "sitkeyttä" kutsutaan inertiaksi ja se koskee yhtä hyvin levossa olevia ja liikkeessä olevia ruumiita. Liikkuu sitten keho suoralla viivalla vai lepää riippuu siis vain tarkkailijan näkökulmasta, ts. H. viitekehyksestään. Inertiaalijärjestelmien välinen siirtymä on klassisessa mekaniikassa kuvattu Galilei-muunnoksella.

Myös 1600-luvulla Christiaan Huygens tutki yksinkertaisen mekaanisen prosessin kuvausten eroja eri viitekehyksissä. Hän kuvasi esimerkiksi joustavan törmäyksen kahden kohteen välillä, jotka näkyvät rannalta ja ohimennen aluksesta (ks. Galileon muunnos ). Se palveli häntä muun muassa. määritellä termi "liikkeen määrä" tai impulssi .

1900-luvun alkuun saakka erilaisia ​​perusmääriä pidettiin hiljaisesti muuttumattomina, kun viitekehys muuttui. B. Avaruus- ja ajalliset etäisyydet. Einstein oletti erityisessä suhteellisuusteoriassa vuonna 1905, että kaikki inertiasysteemit ovat fyysisesti samanarvoisia (katso suhteellisuusperiaate ) ja että valon nopeus ei riipu valonlähteen liiketilasta. Valon nopeuden muuttumattomuus seuraa suoraan tästä. Jos valon nopeus on sama kaikissa vertailukehyksissä, toisin kuin kaikki muut nopeudet, ajat ja pituudet eivät voi olla muuttumattomia.

Elektrodynamiikka

1900-luvun alkuun asti haettiin väliainetta, joka mahdollistaisi valon aaltojen etenemisen. Tämän hypoteettisen eetterin vastaisen liikkeen mahdottomuusvaikutukset osoittivat johtaneen edellä mainitun suhteellisuusperiaatteen ja siitä johtuvan suhteellisuusteorian valmisteluun . Eetterin idea oli siis hylättävä. Erityisessä suhteellisuusteoriassaan Einstein pystyi edelleen selittämään sähköisten ja magneettikenttien välisen suhteen, mikä oli jo osoitettu Maxwellin yhtälöissä. Vastaavasti magneettikentät syntyvät sähkökentistä, kun vertaillaan viitekehystä, ja päinvastoin.

Tähtitiede ja kosmologia

Aristotle käyttää vain geosentrinen viitekehyksen ja vain muotoiltu hänen liikelait suhteessa tähän. Ptolemaios seurasi häntä ja loi geosentrisen maailmankuvan, joka hallitsi 1700-luvulle saakka. katolinen kirkko puolusti voimakkaasti (vrt. Galileon oikeudenkäynti ). Copernicus kuvasi planeettajärjestelmää heliosentrisessä viitekehyksessä 1500-luvun puolivälissä. Siinä tarkkailija liikkuu maan mukana, jolloin ulkoisten planeettojen silmukan liikkeet, jotka näyttävät monimutkaisilta hänen viitekehyksessään, löytävät yksinkertaisen selityksen. Newtonin mekaniikan laitteistolla planeettaliikkeet voidaan ennustaa hyvin tarkasti, jos vertailupisteenä käytetään aurinkokunnan painopistettä. Koska tämä ei kuitenkaan ole liian kaukana auringon keskustasta, heliosentrinen maailmankuva on käyttökelpoinen likimääräinen malli.

Jos siirryt henkisesti pois maasta, eri vertailujärjestelmällä on merkitystä kokoluokasta riippuen: Maa-kuu-vertailujärjestelmässä molemmat taivaankappaleet liikkuvat yhteisen painopisteen ympäri. Aurinkokunnan vertailujärjestelmässä maa liikkuu ellipsillä auringon ympäri. Linnunradan vertailujärjestelmässä aurinkokunta liikkuu Linnunradan keskustan ympäri. Jne.

Suhteellisuusteorian mukaan itsessään ei pitäisi olla universaalia vertailujärjestelmää. On kuitenkin vain yksi viitekehys, jossa kosminen taustasäteily on isotrooppista . Tätä voidaan teoriassa pitää "maailmankaikkeuden lepojärjestelmänä". Tämä ei kuitenkaan muuta suhteellisuusperiaatetta.

Katso myös

• Euklidinen muutos

Yksittäiset todisteet

1. ^ Arnold Sommerfeld: Luennot teoreettisesta fysiikasta, osa 1: Mekaniikka . Leipzig 1943, Harri Deutsch 1994, ISBN 978-3-87144-374-9 . Sivulla 9 Sommerfeld kirjoittaa: "Mitä vaatimuksia meidän on asetettava mekaniikan ihanteelliselle vertailujärjestelmälle? Ymmärrämme sen olevan tilapäinen ajallinen rakenne, jonka mukaan voimme määrittää massapisteiden sijainnin ja ajan kulumisen, esimerkiksi suorakulmaisen koordinaattijärjestelmän x, y, z ja aikaskaalan. "
2. ↑ Klaus Lüders, Robert Otto Pohl: Pohlin johdatus fysiikkaan: Osa 1: Mekaniikka, akustiikka ja termodynamiikka . Springer DE, 2008, ISBN 978-3-540-76337-6 , s. 11 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla). 
3. ^ Dieter Meschede: Gerthsenin fysiikka . Springer DE, ISBN 978-3-642-12893-6 , s. 643 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla). 
4. ↑ Willy JG Bräunling: Lentokoneiden moottorit: Perustekijät, aero-termodynamiikka, sykliprosessit, lämpö-turbokoneet, komponentit ja päästöt . Springer-Verlag, 2013, ISBN 3-662-07268-8 , s. 527 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla). 
5. ^ Lähettäjä: C. Huygens, Oeuvres Complètes , 16. osa, Haag: Martinus Nijhoff, 1940
6. ↑ Aristoteles: fysiikka ; Aristoteles, fysiikka , kään. kirjoittanut RP Hardie ja RK Gaye .
7. ^ CD Andriesse: Huygens: ihminen periaatteen takana . Cambridge University Press, 2005, ISBN 0-521-85090-8 ( rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ). 
8. ^ Helmar Schramm, Ludger Schwarte, Jan Lazardzig: Kokoelma - Laboratorio - Teatteri: Tieteen kohtauksia 1600-luvulla . Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-020155-0 , s. 47 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla). 
9. ^ ^{A b} Albert Einstein: Liikkuvien kappaleiden elektrodynamiikasta. Julkaisussa: Annals of Physics and Chemistry. 17, 1905, s. 891–921 ( telekopiona ; PDF; 2,0 Mt).
10. ^ Marcelo Alonso, Edward J.Finn: Fysiikka . Oldenbourg Verlag, 2000, ISBN 3-486-25327-1 , s. 304 ( rajoitettu esikatselu Google-teoshaulla). 
11. ↑ Bergmann, Schaefer: Kokeellisen fysiikan oppikirja, 2. osa: Elektrodynamiikka , Kirjoittaja: Wilhelm Raith, 8. painos. 1999, ISBN 3-11-016097-8 , s.363 .