Otwórz menu główne

Siła bezwładności (siła inercji, siła pozorna) – siła pojawiająca się w nieinercjalnym układzie odniesienia, będąca wynikiem przyspieszenia tego układu. Siła bezwładności nie jest oddziaływaniem z innymi ciałami, jak to ma miejsce przykładowo w sile klasycznie rozumianej grawitacji. Jeżeli zjawisko, w którym pojawiła się siła bezwładności, opisywane jest w inercjalnym układzie odniesienia, wówczas siła bezwładności nie występuje, zachowanie się ciał w takim układzie można wyjaśnić działaniem innych sił.

Siła bezwładności działająca na ciało o masie znajdujące się w nieinercjalnym układzie poruszającym się z przyspieszeniem wyrażona jest wzorem:

W powyższym wzorze minus oznacza, że zwrot siły bezwładności jest przeciwny do zwrotu przyspieszenia układu.

Siły bezwładnościEdytuj

Cel wprowadzania siły bezwładnościEdytuj

Zasady dynamiki Newtona obowiązują dla układów inercjalnych (stacjonarnych). Możliwa jest jednak transformacja tych równań do układów nieinercjalnych (niestacjonarnych). W wyniku otrzymujemy równania analogiczne do równań Newtona, przy czym transformacja powoduje powstanie dodatkowych wyrazów (o wymiarze siły). Właśnie te dodatkowe wyrazy nazywa się w siłami bezwładności, nie są to jednak siły fizyczne, a tylko matematyczne artefakty zmiany układu współrzędnych.

W szczególności postępowanie takie da się przeprowadzić dla układów, których ruch jest złożeniem ruchu obrotowego oraz liniowo przyspieszonego (pod pewnymi warunkami na zależność przyspieszenia od czasu, np. różniczkowalność). Wszelkie ruchy, które mogą być uważane za złożenie takich ruchów prostych, dopuszczają zatem opis za pomocą równań Newtona uzupełnionych o siły bezwładności.

WyprowadzenieEdytuj

Zakładając, że wypadkowa sił, których źródłem są ciała, wynosi   zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona przyspieszenie   względem dowolnego układu inercjalnego wynosi:

 

Jednak w układach nieinercjalnych przyspieszenie opisane jest wartością   a różnica   przyspieszeń ciała w dwóch układach: inercjalnym i nieinercjalnym wynosi:

 

co oznacza, iż

 

a przyspieszenie ciała względem układu nieinercjalnego wynosi:

 

Widać zatem, że nawet jeśli nie działa żadna siła, to ciało porusza się względem układu z przyspieszeniem   (tak jakby na ciało działała pozorna siła  ).