referentiestelsel

Een referentiestelsel, in de fysica en aanverwante vakgebieden ook wel referentieframe genoemd, is een set van afspraken waarmee de positie, oriëntatie en beweging van objecten worden beschreven. Het omvat doorgaans een gekozen oorsprong, drie ruimtelijke assen en een tijdparameter, evenals de bijbehorende maateenheden en conventies over simultane tijdstippen. Een referentiestelsel maakt het mogelijk om het gedrag van systemen te modelleren en waarnemingen tussen verschillende waarnemers te vergelijken.

Er bestaan verschillende typen referentiestelsels. In klassieke mechanica onderscheidt men een inertieel referentiestelsel, waarin de wetten van Newton in eenvoudige vorm gelden en waaruit geen netto versnelling optreedt. Niet-inertieel referentiestelsels bewegen ten opzichte van een inertieel stelsel of ondervinden versnellingen. In de speciale relativiteit zijn de toestanden van beschouwing met elkaar verbonden via Lorentzt-transformaties, waarbij tijd en afstand relatief kunnen zijn. In de algemene relativiteit wordt het concept uitgebreid naar lokale inertiale frames in een kurkellijnige ruimte-tijd, met curvatuur als gevolg van massa-energie.

Belangrijke elementen zijn de keuze van oorsprong en richting van de assen, de gebruikte eenheden en de synchronisatie van klokken. Transformaties tussen referentiestelsels, zoals Galilei-transformatie in de klassieke mechanica en Lorentzt-transformatie in de relativiteit, behouden de onderliggende fysica terwijl waarnemingen uiteen kunnen lopen.

Toepassingen van referentiestelsels komen voor in astronomie, navigatie, cartografie en experimenteel onderzoek, waar men metingen definieert en waarnemingen vergelijkt tussen verschillende observatoren. Het concept sluit aan bij het idee van een coördinatensysteem, maar benadrukt ook de onderliggende conventies over oorsprong, richting en tijd.