In Renato Britos Buch Fundamentals of Mechanics wird eine Eigenschaft des Nicht-Trägheitsrahmens wie folgt definiert:
Nicht-Trägheitsreferenz ist eine, die eine Beschleunigung in Bezug auf eine Trägheitsreferenz darstellt. Aus diesem Grund werden Nicht-Trägheitsrahmen auch als beschleunigte Rahmen bezeichnet.
Wenn man eine Aussage in dem Buch betrachtet, ist es wirklich notwendig, zwei Referenzrahmen zu vergleichen, um die Trägheit oder Nicht-Trägheit von jedem von ihnen zu kennen, oder es ist möglich, nur anhand des Scheins zu bestimmen, ob ein Referenzrahmen träge ist oder nicht Beschleunigung oder durch die Wahrnehmung, dass es eine Kraftquelle gibt, die um diesen Rahmen wirkt?
In der Tat haben Sie Recht, es ist nicht erforderlich, sich auf einen zweiten Rahmen zu beziehen, um festzustellen, ob der erste träge ist. Sie können einfach Beschleunigungsmesser verwenden. Wenn die Beschleunigung relativ zum Referenzrahmen nicht gleich der vom Beschleunigungsmesser gemessenen Beschleunigung ist (für alle Beschleunigungsmesser), dann ist der Rahmen nicht träge.
Angenommen, wir verwenden eine sich drehende Raumstation als Referenzrahmen. Ein auf der Raumstation ruhender Beschleunigungsmesser beschleunigt nicht relativ zum Bezugssystem, aber der Beschleunigungsmesser misst die Zentripetalbeschleunigung. Daher ist es ein nicht inertialer Rahmen. Es sind keine Vergleiche mit anderen Rahmen erforderlich
Es ist möglich zu erraten, dass Sie sich in einem nicht-trägen Bezugssystem von innerhalb eines solchen befinden. Es ist jedoch sehr schwer zu beweisen, dass Sie es sind.
Der Grund, den Sie vielleicht vermuten, ist, dass Sie möglicherweise eine universelle Kraft in Ihrem Referenzrahmen sehen, die perfekt proportional zur Masse der Objekte skaliert, auf die sie einwirkt. Dies ist ein Kennzeichen fiktiver Kräfte. Aber ich glaube nicht, dass Sie in der nichtrelativistischen klassischen Mechanik weiter gehen können: Es sollte keinen mathematischen Unterschied zwischen einem Trägheitsrahmen mit einem echten Kraftgesetz geben, das wie Masse skaliert, und einem nicht-Trägheitsrahmen mit demselben Kraftgesetz, aber betrachtet als fiktive Kraft. (Die einzige Ausnahme, die ich mir vorstellen kann, ist, dass einige Klassen von Kraftgesetzen räumlich zu seltsam sind, um durch eine Koordinatentransformation dargestellt zu werden, die sie verschwinden lassen könnte?)
Lassen Sie uns jedoch kurz die Relativitätstheorie erwähnen. Diese Massenskalierungseigenschaft ist interessanterweise auch für die Gravitationskraft vorhanden. Dies führte zu einem dramatischen Bruch mit der klassischen Tradition, ein typisches Labor auf der Erde als inertial zu betrachten, beispielsweise bis zum Coriolis-Effekt. Wenn wir Foucaults Pendel ignorieren, betrachteten wir uns selbst in einem Trägheitsbezugssystem! Aber heute wissen wir, dass das nicht stimmt, das Referenzsystem ist nur dann inertial, wenn es sich in irgendeiner Form im freien Fall befindet. Dies macht einen Unterschied im relativistischen Denken, wo es im klassischen Denken keinen Unterschied machte.
Warum macht es einen Unterschied? Die spezielle Relativitätstheorie fügt unserem Repertoire nur einen grundlegenden physikalischen Mechanismus hinzu, eine geringfügige Modifikation der Doppler-Verschiebung. Sie kennen also die Doppler-Verschiebung, wenn ein Auto auf Sie zukommt, klingt es, als hätte es eine höhere Tonhöhe, wenn es sich von Ihnen entfernt, wird diese Tonhöhe niedriger. Man könnte äquivalent sagen, dass sich die Dinge im Auto klanglich im Zeitraffer abzuspielen scheinen, wenn sich das Auto nähert, und dann in Zeitlupe, wenn es sich entfernt. Die spezielle Relativitätstheorie fügt jedem beschleunigenden Beobachter eine anomale Doppler-Verschiebung hinzu: Sie sehen, dass Uhren vor ihnen anomal schneller und Uhren hinter ihnen anomal langsamer ticken, proportional sowohl zu ihrer Beschleunigung als auch zum Abstand zur Uhr.
Mit der Schwerkraft, dies ist als Gravitationszeitdilatation bekannt, wir sind nicht im freien Fall, also beschleunigen wir tatsächlich nach oben, also sehen wir Uhren in der oberen Atmosphäre schneller ticken als unsere Uhren hier unten. Entsprechend sehen sie unsere Uhren langsamer ticken, sie sehen uns in Zeitlupe. Die Relativitätstheorie bietet also eine Möglichkeit, in einem absoluten Sinne zu erkennen, ob Sie beschleunigen oder nicht ... Wenn wir die Gravitationszeitdilatation zwischen Atomuhren am Fuß und an der Spitze eines Turms nicht beobachtet hätten, würden wir nicht glauben, dass wir nach oben beschleunigten - aber wir haben, also tun wir es.
Nun, Antwort B) ist in jeder Situation richtig .
Alle Details, Q1, Q2, Q3, Q4 sind völlig irrelevant.
Eine Stromquelle zu sehen bedeutet nicht, dass sie tatsächlich etwas tut. Stellen Sie sich vor, dass es eine sichtbare Düse gibt, die offensichtlich heißes Gas ausstößt. Woher soll jemand wissen, dass es nicht irgendwo versteckt eine andere Düse gibt, die die erste genau kompensiert, sodass der Rahmen wirklich träge ist? Es ist kein Beschleunigungsgefühl charakteristischeines Trägheitsrahmens. Nun, wenn die Beschleunigung sehr gering ist, „fühlt“ man sie vielleicht nicht wirklich nur am Körper, wir haben kein sehr subtiles Beschleunigungsgefühl. Sehr oft, wenn mein Zug den Bahnsteig verlässt, ich aber nicht dem Bahnsteig gegenüber sitze, sondern einem anderen Zug gegenüber, glaube ich manchmal, dass der andere Zug abfährt, obwohl es eigentlich meiner ist. Das liegt daran, dass die Beschleunigung sehr sanft ist und ich einfach nicht sensibel genug bin. Aber feinere Experimente, wie das Verhalten eines nicht fixierten Objekts, reichen aus, um festzustellen, ob der Rahmen träge ist oder nicht. Ein Stift könnte langsam auf dem Tisch vor mir rollen und beweisen, dass mein Körper nicht träge ist.
Das Vorhandensein eines zweiten Trägheitsrahmens ist absolut nicht erforderlich.
BEARBEITEN
Sieht so aus, als hätten Sie Ihre Frage geändert, während ich meine Antwort eingegeben habe.
Daher ergibt meine Antwort wenig Sinn. Nun, zumindest erinnern Sie sich, was Q1, Q2, Q3 und Q4 bedeuteten, bevor Sie sie herausgegeben haben, und auch, was Antwort B) war ....
Rodney