Relativität in der klassischen Mechanik

Zusammenfassung

Um im Rahmen der klassischen Mechanik die Bewegung eines Systems von Teilchen beschreiben zu können, ist es notwendig, zuvor ein Bezugssystem festzulegen – d. h. einen Ursprung und einen Satz rechtshändiger kartesischer Koordinatenachsen. Manchmal gibt es eine natürliche Wahl. Im Rahmen eines Projektilproblems ist es beispielsweise vernünftig, die z-Achse als vertikal nach oben gerichtet anzunehmen und den Ursprung sowie die x-Achse in Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen zu wählen. Derartige Festlegungen sind in unsere physikalische Intuition in einem Ausmaß eingebettet, dass es schwierig ist, klar über eine Problem in einem unkonventionellen Bezugssystem nachzudenken – wenn beispielsweise die z-Achse nach unten gerichtet ist oder einen Winkel mit der Horizontalen einschließt.

Diese Schwierigkeiten sind jedoch nicht von grundsätzlicher Natur. Sie rühren her von der Überlagerung physikalischer Gesetze mit Darstellungskonventionen. Die Gesetze der klassischen Mechanik, die drei Bewegungsgesetze Newtons und das inverse Abstandsquadratgesetz der Gravitation sind gültig, welche Wahl wir auch immer treffen. Die aus ihnen abgeleiteten Differentialgleichungen für die Bewegung mögen komplizierter aussehen, wenn keine natürliche Wahl getroffen wird, und es mag schwieriger sein zu sehen, wie sie gelöst werden können, aber sie bestimmen dennoch das Verhalten des Systems.