Сила инерции в неинерциальной системе
Сила инерции — это фиктивная сила, которую вводят при описании движения тела в ускоренной, то есть неинерциальной, системе отсчёта. Она позволяет записать уравнение движения в привычном виде второго закона Ньютона.
Здесь \(m\) — масса тела, а \(\vec{a}_0\) — ускорение системы отсчёта относительно инерциальной системы. В самой ускоренной системе полное уравнение имеет вид \(m\vec{a}=\vec{F}_{\text{реал}}+\vec{F}_{\text{ин}}\), где \(\vec{F}_{\text{реал}}\) — сумма обычных взаимодействий: тяжести, упругости, трения и других. Если система движется равномерно и прямолинейно, она является инерциальной, поэтому сила инерции не требуется.
Лифт ускоряется вверх с ускорением \(a_0\). Для наблюдателя внутри лифта сила инерции направлена вниз и равна \(F_{\text{ин}}=ma_0\). Поэтому кажущийся вес пассажира увеличивается: реакция пола определяется уравнением \(N-mg-ma_0=0\), то есть \(N=m(g+a_0)\).
Сила инерции не возникает из-за контакта или взаимодействия тел и не имеет отдельного источника. Это добавочный член, связанный с выбором ускоренной системы отсчёта. В инерциальной системе тот же процесс описывают без неё. Для вращающихся систем появляются также центробежная и кориолисова силы; они не сводятся только к формуле \(-m\vec{a}_0\).
Автобус ускоряется вправо. Куда направлена сила инерции для пассажира в системе автобуса?
Главное
- Сила инерции вводится только при рассмотрении движения в неинерциальной системе.
- При поступательном ускорении системы \(\vec{F}_{\text{ин}}=-m\vec{a}_0\).
- Она направлена противоположно ускорению системы и добавляется к реальным силам в уравнении движения.