referenssikehyksessä

Referenssikehys on koordinaattijärjestelmä, jossa määritellään tapahtumien sijainti ja aika. Eri havaitsijat voivat käyttää erilaisia referenssikehiä, jolloin sama tapahtuma voidaan kuvata eri koordinaatein ja aikamittauksin. Fysikaaliset lait ovat kuitenkin muunnoksissa yhteensopivia, mikä tekee referenssikehysten käsitteestä keskeisen tiedonannottavan.

Inertiaalinen referenssikehys on sellainen, jossa Newtonin lait voivat sanaa pitäväksi ilman kiinnittyviä voimia, kun kiihtyvyys on nolla. Galilein relativity tarkoittaa, että liiketapausten kuvaaminen on samanlaista eri inertiaalikehyksissä. Galilein muunnoksia kuvataan useimmiten muodossa x' = x - vt, t' = t (ja y', z' vastaavasti muuttumattomia). Näin voimme siirtää koordinaatteja liikkuvasta kehystä toiseen.

Erityisessä suhteellisuusteoriassa huomataan, että kaikkien inertiaalikehysten avulla kulkevan valon nopeus on vakio, c. Lorentz-muunnokset kuvaavat yhteyden kahden liikkuvan inertiaalikehyksen välillä: x' = γ(x - vt), t' = γ(t - vx/c^2), missä γ = 1/√(1 - v^2/c^2). Näiden muunnosten seurauksia ovat ajan dilaatio, pituuden supistuminen ja suhteellisuuden kieltäminen samanaikaisuusilmiöille.

Ei-inertiaalit referenssikehykset aiheuttavat fiktiivisiä voimia, kuten Coriolis- ja keskivoimat. Näissä tapauksissa tarvitaan laajempia käsitteitä tai yleistä suhteellisuutta. Referenssikehys on siten keskeinen tapaa kuvailla liikettä ja kenttiä, ja muunnokset varmistavat ilmiöiden johdonmukaisuuden riippumatta havaitsijan asemasta.