II.2 Ortsvektoren




Um den von einem Massepunkt zurückgelegten Weg beschreiben zu können, muß man zunächst einen Bezugspunkt definieren. Relativ zu diesem Bezugspunkt ändert der Massepunkt seine Position im Raum. Der Bezugspunkt wird dabei zunächst als im Bezug zur Erdoberfläche ruhend angenommen und so gelegt, daß die Bewegung des Massepunktes möglichst einfach zu beschreiben ist. Meistens legt man dazu den Bezugspunkt in den Ursprung eines Koordinatensystems. Dieses System wird unbewegtes Bezugssystem genannt. In einem so gewählten System sind sowohl Nullpunkt als auch Basisvektoren zeitlich konstant. Im Folgenden liegen den Beschreibungen stets unbewegte Bezugssysteme zugrunde, bewegte Bezugssysteme erfordern eine gesonderte Behandlung in Kapitel II.6 Relativbewegung.

Die Lage des Körpers kann dann z.B. durch die karthesischen Koordinaten x,y,z für jeden Zeitpunkt angegeben werden. Der Zeitpunkt wird mit der reelen Variablen t bezeichnet.

Der Vektor, der zu einer festen Zeit t den Ort des Massepunktes beschreibt, heißt Ortsvektor. Dieser Vektor ist bei Bewegungen immer eine Funktion der Zeit und wird deshalb mit oder bezeichnet. Im 3-dimensionalen Fall besteht der Ortsvektor aus drei Komponenten:

.


Notation II.4: Wenn es nicht explizit gesagt wird, liegt im Folgenden immer ein karthesisches Koordinatensystem zugrunde, bei dem die x-Achse parallel zur Erdoberfläche und die y-Achse senkrecht dazu steht.

Im Gegensatz zu den bisher allgemein diskutierten Vektoren sind die Ortsvektoren an einen Punkt im Raum, den Ursprung gebunden. Der Differenzvektor zweier an den Ursprung gebundener Ortsvektoren ändert sich nicht, auch wenn die anderen beiden Vektoren in ein anderes Koordinatensystem transferiert werden.


Merke: ändert sich bei einem Wechsel des Koordinatensystems nicht, wohl aber und .


Unter einer Bahn (auch Bahnkurve oder Trajektorie genannt) versteht man eine Funktion bzw. , deren Endpunkt die gewünschte Bahnkurve beschreibt.

Zur Beschreibung einer Bewegung in einer Ebene genügen zwei Koordinaten, die Bewegung längs einer Geraden kann mit einem Skalar beschrieben werden.


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