Mi az a vonatkoztatási rendszer?

Google: vonatkoztatási rendszer

1. találat: [link]

Nekünk úgy tanította a fizikatanár, hogy Pistike ül a buszon. A busz indulásakor elgurítja hátrafelé a pöttyös labdáját.

Aki a buszmegálóban áll az úgy látja ( ha átlátszó a busz oldala), hogy a labda áll, a busz megy. Pistike úgy látja, hogy a busz áll, a labda gurul.

A modellben kettő vonatkozási rendszer (inerciarendszer) van.

Aki a buszmegállóban áll annak az inerciarendszere a Föld.

Pistike inerciarendszere a busz.

( De az egészet a Holdról nézve még izgalmasabb.)

Egyszerűen az amihez képest felírod a kívánt adatokat, talán úgy a legkönnyebb megérteni ha azt írom egy koordináta rendszer. Felírod szépen mondjuk derékszögűben (másmilyenben is lehetne pl gömbi) kijön x-y-z koordinátára valami ahogy kirajzolnak az időmúlásával valaminek mondjuk a mozgását, de ha elforgatom az egészet megmondjuk eltolom akkor más x-y-z koordinátákkal lehet leírni az egészet, de lesznek megmaradó mennyiségek pl: r=négyzetgyök(x^2+y^2+z^2). A lényeg hogy addig a vonatkoztatási rendszereid egyenértékűek és inerciarendszernek nevezhetőek amíg nincs benne gyorsulás egymáshoz képest.

A klasszikus fizikában a Galilei relativitáselv mondja meg a lehetséges transzformációkat (ezek az eltolás, forgatás, konstans sebességgel való eltolás egymáshoz képest (azaz nincs gyorsulás) és időbeli eltolás).

[link]

Tök egyszerű dolog, csak megmagyarázni nehéz. Lényegében azt jelenti, hogy te valahol vagy a térben, eldöntöd, hogy merre vannak a fő irányok, és ezzel kijelöltél magad körül egy olyan dimenziórendszert, olyan tengelyeket, amelyen belül a testek mozgásának értelme lesz. Ha nincs olyan rendszered, AMIHEZ KÉPEST a testek mozoghatnak, akkor nem tudod sehogy sem meghatározni, hogy a test merre és milyen gyorsan mozog. A vonatkoztatási rendszer meghatározásának az a célja és lényege, hogy a testek helyét a magad számára megfoghatóvá tedd.

A koordináta-rendszer nem maga a vonatkoztatási rendszer, hanem csak egy eszköz arra, hogy a vonatkoztatási rendszerben levő testek helyét és mozgását számszerűen leírd. És koordináta-rendszer van sokféle, nem csak derékszögű. Ha azt mondod, hogy jobb kéz felé, az a te saját vonatkoztatási rendszeredben értelmes leírás lehet. Ha ezt számszerűsíteni akarod, pontosítani, akkor már egy koordináta-rendszert kell kialakítanod, tengelyekkel, számokkal, egységtávolságokkal, hogy én is érthessem.

Nekem is lehet egy vonatkoztatási rendszerem, van is, előttem van a monitor, alattam van a szék, és ezek után én magamnak pontosan be tudom határolni, hogy hol van a lámpa, és merre mozog az az átkozott légy. Neked is van most egy vonatkoztatási rendszered, ami más, mint az enyém. De a kettőnkét össze tudjuk hasonlítani, és a légy pályáját, ha számszerűen leírom, át tudjuk számítani a te rendszeredbe is. Vagy ha nem légyét, akkor egy repülőét, amit te is látsz, én is látok, de mindkettőnknek másfelé van. De ha megegyezünk egy közös vonatkoztatási rendszerben, amelynek ismerjük az alapirányait, és koordináta-rendszerben számszerűsítettük a méreteit, akkor minden gond nélkül egyeztethetnénk a repülő helyét. Sőt, ha te megmondod, hogy neked pontosan hol van a repülő, és én is tudom, hogy nekem hol van a repülő, akkor azt is meg tudnám mondani, hogy hol vagy te.

A kettőnk vonatkoztatási rendszere, ha most éppen nem vonaton vagy egy repülőn ülsz, egymáshoz képest nem mozog. Ezért a repülő koordinátáit egyszerű összeadással-kivonással át tudjuk számítani egymásnak.

Az olyan vonatkoztatási rendszert, amelyben teljesül Newton I. törvénye a tehetetlenségről, inerciarendszernek hívjuk. Hogy egy adott rendszer inerciarendszer-e, azt (elméletileg) megtudhatjuk abból, ha megfigyeljük egy olyan test mozgását, amelyre semmilyen erő nem hat. Ha a test sebességének nagysága vagy iránya változik, akkor az I. törvény nem működik rá, tehát nem inerciarendszerben vagyunk, hanem például egy gyorsító űrhajó ablaktalan, bezárt cellájában. Ilyen esetben sokat segíthet rajtunk, ha tudjuk, hogy a magunk köré automatikusan létrehozott vonatkoztatási rendszer inerciarendszer-e. :-)

Amikor állsz a buszmegállóban, és szétnézel, azt látod, hogy a járda lent van, az út pedig előtted, és te ezekhez képest állsz, a busz pedig ebben mozog. Amikor felszállsz a buszra, automatikusan másik vonatkoztatási rendszert választasz, amelyben a busz padlója van lent, az ablak pedig előtted, és minden kint levő dolog mozog. Ha a busz gyorsít, akkor az utcai rendszerben a te új rendszered GYORSUL. Ha indulás előtt leteszel a padlóra egy labdát, akkor gyorsuláskor a labda mágikus módon elindul a padlón, pedig nem lökte meg senki. Láthatóan nem működik Newton tehetetlenségi törvénye, a labdának nyugton kellene maradnia, vagyis a buszon éppen egy nem inerciarendszernek nevezhető vonatkoztatási rendszer van körülötted, amelyhez te önkéntelenül minden mást mérsz. A házak mozognak, pedig korábban a házak álltak. Hát valami ilyesmiről van szó, talán sikerült leírnom.

Itt egy segédanyag, ennek a 36-40. oldalán van az Inerciarendszer fejezet, a rajzok talán segítenek.

[link]