Theoretische Physik 1 - THEP Mainz

2.3.5 Abgeschlossene Systeme und TeilsystemeIn der Mechanik unterscheiden wir zwischen abgeschlossenen Systemen und Teilsystemen. Ersteresind von der Außenwelt entkoppelt, während letztere explizit an die Außenwelt gekoppeltsind. Dies kann zum Beispiel durch Schwerkraftfelder, elektrische oder magnetische Felder realisiertsein.In der Praxis hat man natürlich nie ein perfektes abgeschlossenes System, doch lassen sich oftSysteme in guter Näherung als abgeschlossen beschreiben. So lassen sich zum Beispiel die Planetenbahnenin unserem Sonnensystem gut beschreiben, indem man unser Sonnensystem als einabgeschlossenes System betrachtet. Natürlich haben auch weiter entfernte Sterne einen Einflußauf die Planentenbahnen, doch ist dieser Effekt so klein, so daß er vernachlässigt werden kann.Betrachten wir andererseits zwei Massepunkte, wobei der eine Massepunkt eine Masse in derGrößenordnung der Erdmasse hat, der andere eine Masse, die mit der Masse eines Apfels vergleichbarist. Interessiert man sich für die Bahnkurve des Apfels, so ist es vorteilhaft, den Apfelals ein Teilsystem zu betrachten, das sich in einem äusseren Schwerkraftfeld befindet, welchesdurch die Erde hervorgerufen wird. Natürlich übt auch der Massepunkt des Apfels eine Anziehungskraftauf den Massepunkt der Erde aus. Diese Anziehungskraft modifiziert die Bahnkurvedes Massepunktes der Erde, doch ist dieser Effekt so klein, so daß er getrost vernachlässigt werdenkann.2.3.6 InertialsystemeBezugssysteme, in denen sich Teilchen, auf die keine Kräfte wirken, mit konstanter Geschwindigkeitentlang gerader Linien bewegen, nennt man Inertialsysteme.Ist S ein Inertialsystem, und S ′ ein Bezugssystem, daß aus S durch eine Galilei-Transformationerhalten wird, so ist auch S ′ ein Inertialsystem.Andererseits gilt auch: Sind S und S ′ zwei Inertialsysteme, so gibt es eine Galilei-Transformation,die S in S ′ überführt.Die Bedeutung der Inertialsysteme liegt in dem Relativitätsprinzip der klassischen Mechanikvon Galilei: Die Gesetze der klassischen Mechanik sind in allen Inertialsystemen gleich.Kein Inertialsystem ist zum Beispiel ein rotierendes Bezugssystem. Hier treten Scheinkräfte wiedie Zentrifugalkraft und die Corioliskraft auf.14