Сила инерции
Сила инерции — это сила, которую вводят в ускоренной системе отсчёта, чтобы применять к движению тела обычную запись законов Ньютона. Она направлена противоположно ускорению самой системы отсчёта.
Здесь \(\vec a_0\) — ускорение системы отсчёта относительно инерциальной системы. Знак «минус» означает, что сила инерции направлена противоположно \(\vec a_0\). Если система движется с ускорением вправо, сила инерции направлена влево. В такой системе уравнение движения записывают с учётом этой добавочной силы: \(\sum\vec F_{\text{реал}}+\vec F_{\text{ин}}=m\vec a'\), где \(\vec a'\) — ускорение тела относительно ускоренной системы.
Пассажир стоит в автобусе, который разгоняется вперёд с ускорением \(2\,\text{м/с}^2\). В системе автобуса на пассажира действует сила инерции назад. При массе пассажира \(60\,\text{кг}\) её модуль равен \(F_{\text{ин}}=ma_0=60\cdot2=120\,\text{Н}\). Реальная сила трения со стороны пола направлена вперёд и не даёт пассажиру сместиться назад относительно автобуса.
Сила инерции не возникает из-за взаимодействия тел: у неё нет отдельного источника, например опоры или нити. Поэтому её называют фиктивной силой. В неинерциальной системе её добавляют в уравнения только для удобства описания движения. В инерциальной системе отсчёта вводить её не нужно.
Лифт ускоряется вверх. Куда направлена сила инерции в системе отсчёта лифта?
При вращении системы отсчёта ситуация сложнее: кроме силы инерции, связанной с ускорением начала отсчёта, могут появляться центробежная и кориолисова силы. В школьных задачах о поступательно ускоренном лифте или автомобиле обычно достаточно формулы (1). С тем, как выбирают ускоренную систему отсчёта, можно подробнее познакомиться на странице «Ускоренная система отсчёта».
Главное
- Сила инерции вводится только в ускоренной, то есть неинерциальной, системе отсчёта.
- Её формула: \(\vec F_{\text{ин}}=-m\vec a_0\); направление противоположно ускорению системы.
- Это фиктивная сила: она не является результатом взаимодействия тел.