Теория:
Силы инерции
Законы динамики справедливы для инерциальных систем отсчёта (далее — ИСО), в которых сила — это мера взаимодействия тел друг на друга без учёта полевых представлений, и не выполняются в неинерциальных системах отсчёта (далее — НСО), которые двигаются ускоренно.
Введём вектор ускорения такой системы отсчёта \(\vec{W}\).
Второй закон Ньютона для НСО записывается с использованием физического понятия «сила инерции».
Сила инерции \(\vec{F}_{ин}\) — абстрактная сила, причиной введения которой является не взаимодействие тел, а движущаяся с ускорением НСО.
Второй закон Ньютона с учётом силы инерции запишется в следующем виде:
\(m\vec{a'} = m\vec{a} + \vec{F}_{ин}\), (\(1\))
где \(m\) — масса тела,
\(\vec{a}\) — ускорение тела в ИСО,
\(\vec{a'}\) — ускорение тела в НСО,
\(m\vec{a} = \sum F\) — геометрическая сумма всех реальных сил, действующих на тело,
\(\vec{F}_{ин} = - m\vec{W}\). (\(2\))
Пример:
если считать Землю НСО (она вращается с ускорением \(W = \omega^2R\)),
то формула для силы инерции запишется следующим образом:
\(F_{ин} = - m\omega^2R\) (центробежная сила инерции).
При решении некоторых задач Земля считается ИСО,
т. к. \(W\) (\(0,034\) м/с²) \(<<\) \(g\) (\(9,8\) м/с²).
Принцип эквивалентности Эйнштейна
Если рассматривать силовые поля в качестве «полевых посредников» между взаимодействующими телами, то силы инерции приобретают смысл реальных сил, которые действуют на тела в НСО, пропорциональны их массам, а также сообщают им одинаковые ускорения, соблюдая одинаковость других физических условий движения.
Обрати внимание!
Данный факт является отражением принципа эквивалентности Эйнштейна (основа общей теории относительности): гравитационная и инертная массы тела равны.
Полевое рассмотрение взаимодействия между телами является не принципиальным в механистической картине мира, но показывает с точки зрения хронологического развития физики как науки зарождение полевых представлений в описании физических явлений.