nichtinertialen

Nichtinertiale Bezugssysteme sind in der klassischen Mechanik Bezugssysteme, die sich relativ zu einem Inertialsystem beschleunigen oder drehen. In solchen Systemen gelten die grundlegenden Kräfte und Bewegungen nicht mehr durch die einfache Form von Newtons erstem und zweitem Gesetz, ohne zusätzliche Kräfte. Diese zusätzlichen Kräfte nennt man triftige oder scheinkräfte, die notwendig sind, um die beobachtete Bewegung im nichtinertialen System zu beschreiben.

Die Entstehung nichtinertialer Kräfte hängt von der Art der Beschleunigung des Systems ab. Bei rein translationaler Beschleunigung des Rahmens erscheint eine rückwärts gerichtete Scheinkraft F = -m a_frame. In rotierenden Systemen treten weiter Kräfte auf, darunter die Corioliskraft -2m Ω × v, die Zentrifugalkraft -m Ω × (Ω × r) und bei zeitlich veränderlicher Rotationsgeschwindigkeit das Euler-Kraftwort -m dΩ/dt × r. Diese Kräfte sind keine echten Kräfte, sondern Folge der Nicht-Existenz eines globalen Inertialsystems im betrachteten Rahmen.

Typische Beispiele zeigen die Bedeutung der nichtinertialen Beschreibung. Ein Auto, das beschleunigt, erzeugt im Innenraum ein rückwärts gerichtetes Gefühl. In einem Drehscheiben- oder Karussell-Raum erscheinen seitliche Ablenkungen von bewegten Objekten aufgrund der Corioliskraft. Die Erde selbst bildet einen grob nichtinertialen Referenzrahmen durch ihre Rotation; dort wirken Corioliskraft und Zentrifugalkraft in meteorologischen und ballistischen Phänomenen.

Die theoretische Bedeutung liegt auch in der Verbindung zur Gravitation: nach dem Äquivalenzprinzip kann lokale Beschleunigung wie eine Gravitationswirkung wirken, weshalb sich nichtinertiale Rahmen oft genutzt werden, um Probleme in Gravitation und Allgemeiner Relativität zu verstehen. In der Praxis erleichtern nichtinertiale Koordinaten die Beschreibung von rotierenden Systemen, Turbinen, Zentrifugen undBeschleunigungssituationen.