Rotierendes Bezugssystem

Ein rotierendes Bezugssystem beschreibt in der Physik ein beschleunigtes Bezugssystem, dass um seinen Mittelpunkt rotiert. In rotierenden Bezugssystemen treten Zentrifugalkräfte als Trägheitskräfte auf.

Beobachtung eines ruhenden Körpers aus dem rotierenden Bezugssystem

Ein kräftefreier Körper hat im ruhenden Bezugssystem (einem Inertialsystem) eine konstante Geschwindigkeit. Nimmt man an, dass er dort im Abstand r von der Achse eines rotierenden Bezugssystems ruht, so beschreibt er aus Sicht des rotierenden Systems einen Kreis mit dem Radius r. Hierzu wäre eine zur Achse gerichtete Zentripetalkraft der Größe mv² / r nötig, die der Beobachter im rotierenden System als Ursache der Kreisbewegung annimmt. Im ruhenden System ist der Körper dagegen kräftefrei, die Zentripetalkraft ist dort nicht vorhanden. De facto tritt im rotierenden System also eine Zentripetalkraft als Trägheitskraft auf. Sie kommt zustande durch das Zusammenwirken zweier Trägheitskräfte, nämlich der nach außen gerichteten Zentrifugalkraft (vom Betrag mv² / r) und der doppelt so großen, aber nach innen gerichteten Corioliskraft. In der Summe ergeben die beiden Kräfte gerade die erwähnte Zentripetalkraft.

Beobachtung eines mitrotierenden Körpers

Ist der Beobachter im rotierenden System im Abstand r_b von der Achse entfernt und hat selbst die Masse m_b, so spürt er die Zentrifugalkraft, die ihn nach außen zieht. Er wendet also eine Gegenkraft, die Zentripetalkraft, auf um nicht nach außen zu fliegen. Da er sich als ruhend empfindet, ist die Gesamtkraft für ihn dann Null.

Im ruhenden System ist klar, dass diese Kraft durch die kreisförmige Bewegung mit v_b verursacht wird und der Beobachter durch eine Zentripetalkraft $m_bv_b^2/r_b$ auf seiner Kreisbahn gehalten wird.

Siehe auch

• Zentripetalkraft
• Trägheitskraft
• Inertialsystem
• Corioliskraft