Zusammenfassung
Unter Kinematik versteht man die mathematische Beschreibung der Bewegung eines Körpers. Es wird die Frage beantwortet, wie sich ein Körper bewegt. Warum er sich bewegt – diese Frage wird in der Dynamik behandelt. Wir beschränken uns zunächst auf den einfachsten Fall, dass man von der räumlichen Ausdehnung des Körpers und von seinen eventuell auftretenden Deformationen absehen kann, d. h. wir untersuchen die Kinematik eines Massenpunkts. Neben den wichtigsten Bewegungstypen werden wir auch zwei neue Konzepte diskutieren: Die Dimension einer physikalischen Größe und die Invarianz oder Transformation physikalischer Größen bei einem Wechsel des Koordinatensystems.
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- 1.
Der Begriff Anfangsbedingungen spielt in der Mechanik eine große Rolle. Man versteht darunter die Angabe von Ort und Geschwindigkeit zu einem beliebig gewählten Zeitpunkt t 0. Oft wird \(t_{0}=0\) gewählt.
- 2.
Das heißt eine Veränderung der Position an der Himmelskugel, die nicht, wie die Parallaxe und die Aberration des Lichts, auf die Bewegung der Erde zurückgeführt werden kann.
- 3.
Diese Begriffsbildung und die Formel (2.34) gehen auf den holländischen Physiker Christiaan Huygens zurück. Das Wort kommt von (lat.) centrum und petere = nach etwas greifen, ziehen.
- 4.
Galilei drückt dies in einem seiner Hauptwerke, dem „Dialog über die beiden hauptsächlichsten Weltsysteme“, folgendermaßen aus (siehe auch Abb. 2.15): „Schließt Euch in Gesellschaft eines Freundes in einen möglichst großen Raum unter dem Deck eines großen Schiffes ein. Verschafft Euch dort Mücken, Schmetterlinge und ähnliches fliegendes Getier; sorgt auch für ein Gefäß mit Wasser und kleinen Fischen darin; hängt ferner oben einen kleinen Eimer auf, welcher tropfenweise Wasser in ein zweites enghalsiges darunter gestelltes Gefäß träufeln lässt. Beobachtet nun sorgfältig, solange das Schiff stille steht, wie die fliegenden Tierchen mit der nämlichen Geschwindigkeit nach allen Seiten des Zimmers fliegen. Man wird sehen, wie die Fische ohne irgend welchen Unterschied nach allen Richtungen schwimmen; die fallenden Tropfen werden alle in das untergestellte Gefäß fließen. Wenn Ihr Eurem Gefährten einen Gegenstand zuwerft, so braucht Ihr nicht kräftiger nach der einen als nach der anderen Richtung zu werfen, vorausgesetzt, dass es sich um gleiche Entfernungen handelt. Wenn Ihr, wie man sagt, mit gleichen Füßen einen Sprung macht, werdet Ihr nach jeder Richtung hin gleichweit gelangen. Achtet darauf, Euch aller dieser Dinge sorgfältig zu vergewissern, wiewohl kein Zweifel obwaltet, dass bei ruhendem Schiffe alles sich so verhält. Nun lasst das Schiff mit jeder beliebigen Geschwindigkeit sich bewegen: Ihr werdet – wenn nur die Bewegung gleichförmig ist und nicht hier- und dorthin schwankend – bei allen genannten Erscheinungen nicht die geringste Veränderung eintreten sehen. Aus keiner derselben werdet Ihr entnehmen können, ob das Schiff fährt oder stille steht. Beim Springen werdet Ihr auf den Dielen die nämlichen Strecken zurücklegen wie vorher, und wiewohl das Schiff aufs schnellste sich bewegt, könnt Ihr keine größeren Sprünge nach dem Hinterteile als nach dem Vorderteile zu machen: und doch gleitet der unter Euch befindliche Boden während der Zeit, wo Ihr Euch in der Luft befindet, in entgegengesetzter Richtung zu Eurem Sprunge vorwärts …“ Galilei spricht hier neben dem Relativitätsprinzip implizit noch ein anderes Grundprinzip der Physik aus, dass nämlich im Raum keine Richtung ausgezeichnet ist (Isotropie des Raumes).
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Heintze, J. (2014). Kinematik des Massenpunkts. In: Bock, P. (eds) Lehrbuch zur Experimentalphysik Band 1: Mechanik. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-41210-3_2
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Publisher Name: Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
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Online ISBN: 978-3-642-41210-3
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