1.11.1 Was versteht man unter einer Trägheitskraft

Ein Omnibus fährt mit der Beschleunigung a an (siehe Abb. 1). Hierbei fällt ein im Omnibus frei stehender Passagier nach hinten. Er führt seine Beschleunigung im Omnibus auf eine der Erdanziehungskraft vergleichbare Kraft zurück, die ihn nach hinten zieht.

Abb. 1

Eine Vorführung erfolgt mit „46“ und „START“

Hält er sich an einem Sitz fest, dann wird er mit F = m · a beschleunigt. Er meint jedoch, eine Kraft F_T = - m·a drücke ihn nach hinten und werde von einer vom Sitz ausgehenden Gegenkraft ausgeglichen. F_T ist eine Scheinkraft in einem beschleunigten System S; wir nennen sie Trägheitskraft.

Für eine Kraft F (z.B. für die vom Sitz des Omnibusses ausgehende Kraft) auf einen Körper K mit der Masse m in einem beschleunigten System S gilt:

F = m·a ;    a = a_B + a' ;   F = m· a_B + m·a';   m·a' = F – m·a_B .

a_B ist der durch die Systembeschleunigung verursachter Anteil der Beschleunigung und a' ist die Beschleunigung von K innerhalb von S. Für einen Beobachter in S ist m·a' gleich der Summe der auf K wirkenden Kräfte. Nach seiner Sichtweise wirkt neben F noch die Trägheitskraft – m·a_B. Wenn er meint, in einem ruhenden System zu sein, dann muss er bei seinen Rechnungen diese Trägheitskraft – m·a_B berücksichtigen, nur dann kann er die Vorgänge in S richtig berechnen. Hält er sich im Omnibus an einem Sitz fest, dann gilt: F – m·a_B = 0. In diesem Fall ist die Trägheitskraft dem Betrage nach gleich der Kraft des Sitzes. Die bekanntesten Trägheitskräfte sind die Zentrifugal- und die Corioliskraft, es sind Trägheitskräfte in einem rotierenden Raum.