Сила інерції

При вивченні питання про те, що таке сила інерції (СІ), часто відбуваються непорозуміння, що призводять до псевдонаукових відкриттів і парадоксів. Давайте розберемося в даному питанні, застосувавши науковий підхід і обґрунтувавши все сказане підтверджують формулами.

Сила інерції оточує нас всюди. Її прояви люди помітили ще в давнину, але пояснити не могли. Серйозно її вивченням займався Галілей, а потім відомий Ісаак Ньютон. Саме через його розлогого тлумачення стали можливі помилкові гіпотези. Це цілком закономірно, адже вчений зробив припущення, а накопиченого наукою багажу знань у цій області ще не існувало.

Ньютон стверджував, що природним властивістю всіх матеріальних об`єктів є можливість перебувати в стані рівномірного руху по прямій лінії або ж спочивати, за умови, що не надається зовнішнього впливу.

Давайте на підставі сучасних знань «розширимо» дане припущення. Ще Галілео Галілей звернув увагу, що сила інерції безпосередньо пов`язана з гравітацією (тяжінням). А природні притягають об`єкти, вплив яких очевидно - це планети і зірки (завдяки своїй масі). А так як вони мають форму кулі, то на це і вказав Галілей. Однак Ньютон даний момент повністю проігнорував.

Зараз відомо, що вся Всесвіт пронизаний гравітаційними лініями різної інтенсивності. Побічно підтверджено, хоча математично не доведене, існування гравітаційного випромінювання. Отже, сила інерції завжди виникає при участі гравітації. Ньютон у своєму припущенні про «природному властивості» цього також не врахував.

Більш правильно виходити з іншого визначення - зазначена сила є векторною величину, значення якої є твором маси (m) перемещающегося тіла на його прискорення (a). Вектор спрямований зустрічно прискоренню, тобто:

F = m * (- a),

де F, а - значення векторів сили і отриманого ускоренія- m - маса рухомого тіла (або математичної матеріальної точки).

Найважливіший момент: буде помилкою вважати, що саме прискорення викликається силою, як може здатися з формули. Саме тому написано «-a», але не «a» - як підказка.

Фізика і механіка пропонують дві назви для подібного впливу: коріолісова і переносна сила інерції (ПСИ). Обидва терміни рівнозначні. Відмінність в тому, що перший варіант загальновизнаний і використовується в курсі механіки. Іншими словами, справедливо рівність:

F kor = F per = m * (- a kor) = m * (- a per),

де F - коріолісова сила- F per - переносна сила інерціі- a kor і a per - відповідні вектори прискорення.

ПСИ включає в себе три складових: відцентрова сила інерції, поступальна СІ і обертальна. Якщо з першою зазвичай труднощів не виникає, то інші дві вимагають пояснень. Поступальна сила інерції визначається прискоренням всієї системи в цілому щодо будь-якої інерціальної системи при поступальної різновиди руху. Відповідно, третя складова виникає через прискорення, що з`являється при обертанні тіла. В той же час, дані три сили можуть існувати і незалежно, не будучи частиною ПСИ. Всі вони представлені однією і тією ж основною формулою F = m * a, а відмінності лише в типі прискорення, яке, в свою чергу, залежить від різновиду руху. Таким чином, вони є окремим випадком коріолісовой сили інерції. Кожна з них бере участь у розрахунку теоретичного абсолютного прискорення матеріального тіла (точки) в нерухомій системі відліку (невидимо для спостереження з неінерціальної системи).

ПСИ необхідна при вивченні питання відносного руху, так як для створення формул руху тіла в неінерціальної системи необхідно враховувати не тільки інші відомі сили, але і її (F kor або F per).