Referenzframe

Ein Referenzframe (auch Referenzrahmen oder Referenzsystem genannt) bezeichnet in der Physik einen Koordinatenraum und eine Sichtweise, von der aus physikalische Größen wie Ort, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Zeit gemessen oder beschrieben werden. Es handelt sich nicht um eine absolute Größe; die gemessenen Werte hängen vom gewählten Frame ab.

Man unterscheidet zwischen inerten Referenzframes, in denen sich Objekte ohne äußere Kräfte gleichförmig bewegen würden, und nicht-inertialen Frames, die sich beschleunigen oder rotieren; in letzteren treten Scheinkräfte auf. In der klassischen Mechanik erfolgt der Übergang zwischen inertenten Frames über die Galilei-Transformation, die Koordinatenverschiebungen durch relative Geschwindigkeiten berücksichtigt. In der speziellen Relativitätstheorie ersetzen Lorentz-Transformationen die Galilei-Transformation und berücksichtigen die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit, was zu Effekten wie Zeitdilatation und Längenkontraktion führt. In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird der Referenzframe durch lokale Koordinatensysteme in gekrümmtem Raum beschrieben; die Gesetze der Physik gelten dort allgemein koordinatenunabhängig.

Beispiele zeigen, dass dieselbe Ereigniskombination in unterschiedlichen Frames verschiedene Koordinaten hat: Ein Punkt im Zug besitzt andere Koordinaten als derselbe Punkt aus Sicht der Station. Anwendungen finden sich in Navigation, Robotik, Astronomie, GPS und allen Messungen, die Bewegung oder Ort betreffen.

Siehe auch: Referenzsystem, Koordinatensystem, Inertialrahmen.