Siła bezwładności

Wspomnieliśmy, że zasady dynamiki Newtona są spełnione w inercjalnych układach odniesienia, czyli takich, które są związane z ciałem w spoczynku lub poruszającym się ruchem postępowym jednostajnie prostoliniowym. Każdy inny układ, to układ nieinercjalny.

Przykład

Załóżmy, że siedzisz w fotelu przedziału i jedziesz ze stałą prędkością w pociągu bez okien, w idealnie wytłumionym od drgań i dźwięków wagonie. Ponieważ jedynym układem odniesienia jaki masz do dyspozycji jest wnętrze tego wagonu, masz wrażenie, że się w ogóle nie poruszasz. Zresztą w tym układzie odniesienia jest to prawdą. Nagle czujesz jak całe twoje ciało samoczynnie rzuca się z całej siły do przodu! Co to może oznaczać? Oczywiście pociąg zahamował, a ty poczułeś działanie jakiejś dziwnej siły i nie możesz wskazać jej źródła oddziaływania. Otóż znalazłeś się w nieinercjalnym układzie odniesienia (zmieniającym swoją prędkość). Zadziałała na ciebie pozorna siła, zwana siłą bezwładności. Oczywiście obserwator na ławce przy nasypie torów, który obserwuje cię przez ściany wagonu (załóżmy, że może) nie jest w stanie przypisać twojemu ciału żadnej działajacej siły. Dla tego obserwatora twoje ciało nadal "chce się" poruszać ze stałą prędkością, bo przecież nie zadziałała na ciebie żadna siła w chwili hamowania pociągu. Stąd pozorność działania na ciebie pewnej siły.

Siła bezwładności jest to to pozorna siła związana z dodatkowym przyspieszeniem, jakie występuje przy badaniu ruchu w nieinercjalnym układzie odniesienia.

Aby w układzie odniesienia móc stosować zasady dynamiki Newtona, należy do wszystkich sił działających na dane ciało dodać siłę bezwładności, która jest dana wzorem:

\({\vec{F}}_b=-m{\vec{a}}_{u}\)

gdzie:

\(F_b\) - siła bezwładności,
\(m\) - masa ciała,
\(a_u\) - przyspieszenie układu odniesienia.

Zauważ, że zwrot siły bezwładności jest przeciwny do zwrotu przyspieszenia układu odniesienia.

Szczególnym przypadkiem siły bezwładności jest siła odśrodkowa, siła Coriolisa.

Inne zagadnienia z tej lekcji

Siła Coriolisa

Ciężar

Tarcie