NichtInertialsystem

NichtInertialsystem ist ein Bezugssystem, das sich zeitlich beschleunigt oder dreht relativ zu einem Inertialsystem. In einem solchen System erfüllen die Newtonschen Gesetze nicht mehr wörtlich die Form F = ma, weshalb Bewegungen in nicht-inertialen Referenzrahmen oft mit Scheinkräften beschrieben werden.

Physikalische Formen nicht-inertialer Systeme umfassen translational beschleunigte Systeme und rotierende Systeme. In translational beschleunigten Systemen wirkt eine Scheinkraft F_pseudo = - m a_frame. In rotierenden Systemen treten zusätzlich Coriolis- und Zentrifugalkräfte auf: F_Coriolis = - 2 m Ω × v', F_Zentrif = - m Ω × (Ω × r). Bei veränderlicher Drehgeschwindigkeit Ω ergibt sich außerdem die Euler-Kraft F_Euler = - m dΩ/dt × r.

Beispiele und Bedeutung zeigen, wie Scheinkräfte im Alltag auftreten. Der Foucaultsche Pendel demonstriert die Auswirkungen der Corioliskraft im rotierenden Erdbezugssystem. Praktisch werden nicht-inertiale Systeme in Bereichen wie Fahrzeugdynamik, Geophysik, Meteorologie oder Raumfahrt genutzt, wo Rotationen oder Beschleunigungen des Beobachters zentrale Rollen spielen. In vielen Fällen erleichtert die Wahl eines geeigneten nicht-inertialen Rahmens die Problemlösung, allerdings muss dann explizit eine geeignete Scheinkraft eingeführt werden.

Beziehung zum Inertialsystem bleibt grundlegend: Inertialsysteme sind ruhende oder gleichförmig bewegte Referenzrahmen, in denen die klassischen Newtonschen Gesetze direkt gelten. Nicht-inertiale Systeme erfordern zusätzlich Scheinkräfte, um die beobachteten Bewegungen zu erklären, da die Trägheit der Masse in solchen Rahmen beeinflusst wird.