Układ inercjalny

Teoria i definicja

Układ inercjalny jest podstawowym układem odniesienia występującym w fizyce. Stanowi on punkt wyjścia do analizy ruchu i jego rozważań nad jego przebiegiem; dlaczego zachodzi w taki sposób, a nie inny. Charakteryzuje się tym, że każde rozpatrywane w nim ciało, niepodlegające zewnętrznym oddziaływaniom pozostaje w spoczynku, bądź porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Przyspieszenie może zaistnieć w nim jedynie jako rezultat działania niezrównoważonej siły. Układ ten został opisany na podstawie pierwszej zasady dynamiki Newtona, nie występują w nim pozorne siły bezwładności. Porównanie najważniejszych cech układu inercjalnego i nieinercjalnego można znaleźć TUTAJ. My natomiast zajmiemy się tym, jak fizyka działa w praktyce.

Występowanie w rzeczywistości

Działanie prawideł układu inercjalnego możemy zauważyć wokół nas na co dzień. Wystarczy spojrzeć na stojącą na półce książkę. Nie przemieszcza się ona, bo nie działa na nią żadna przeważająca siła zewnętrzna, panuje równowaga. Wyobraźmy sobie, że na chwilę wyłączymy grawitację, nie ma siły ciążenia. Podnosimy wolumin i puszczamy go wolno nad szafką, będzie nieruchomo utrzymywać się w powietrzu. Teraz, z ciekawości popychamy go palcem, siła z jaką wprawiliśmy go w ruch powoduje, że zaczyna się on przemieszczać ze stałą prędkością. (Oczywiście w warunkach idealnych, przy pominięciu wszelkich innych oporów ruchu, w tym wypadku choćby oporu powietrza.)

No, ale wróćmy do naszych realiów, mamy ciążenie. Kiedy podrzucimy do góry piłkę, poleci ona tak wysoko aż wytraci energię kinetyczną i opadnie w ruchu swobodnie przyspieszonym, a będzie on spowodowany siłą grawitacji ciągle oddziałującą na przedmiot. Jeżeli jednak chwycimy ją i zatrzymamy palcami w powietrzu, to w tym momencie zrównoważymy „potęgę” grawitacji i ciało pozostanie w bezruchu. Zostanie wprawione w ruch, wtedy gdy zacznie na nie działać większa, niezrównoważona siła. Możemy, oddziałując siłą ręki, podnieść piłkę do góry, albo puścić ją wolno, co pozwoli ciążeniu „przeważyć” i opadnie ona niżej. Innymi słowy wszystko opiera się na bilansie sił oddziałujących na dany przedmiot. Jeżeli są one w równowadze stan ciała się nie zmieni, jeśli jednak któraś przeważy spowoduje jego przemieszczenie.