Siła bezwładności

Siła Bezwładności

Siła bezwładności, znana również jako siła inercji lub siła pozorna, występuje w nieinercjalnych układach odniesienia, gdzie jej obecność jest wynikiem przyspieszenia tego układu. W układach inercjalnych, gdzie nie ma przyspieszenia, siła ta nie występuje, a ruch ciał można wyjaśnić poprzez działanie innych sił.

Siła bezwładności działająca na ciało o masie m w nieinercjalnym układzie z przyspieszeniem a opisana jest wzorem:

$\backslash vec\; \{F\_b\}\; =\; -(m\; \backslash cdot\; \backslash vec\; a)$

Wzór ten wskazuje, że zwrot siły bezwładności jest przeciwny do zwrotu przyspieszenia układu.

Rodzaje Sił Bezwładności

W układach odniesienia poruszających się z przyspieszeniem liniowym lub obracających się, siła bezwładności jest opisana przez bardziej złożony wzór:

$\backslash mathbf\{F\}\_\{\backslash mathrm\{fict\}\}\; =\; –\; m\; \backslash boldsymbol\; a\_\backslash mathrm\{tr\}\; –\; 2\; m\; \backslash boldsymbol\backslash omega\; \backslash times\; \backslash mathbf\{v\}\_\backslash mathrm\{B\}\; –\; m\; \backslash boldsymbol\backslash omega\; \backslash times\; (\backslash boldsymbol\backslash omega\; \backslash times\; \backslash mathbf\{x\}\_\backslash mathrm\{B\})\; –\; m\; \backslash frac\{d\; \backslash boldsymbol\backslash omega\}\{dt\}\; \backslash times\; \backslash mathbf\{x\}\_\backslash mathrm\{B\}.$

Składniki siły bezwładności to:

• Siła translacyjna wynikająca z przyspieszenia liniowego układu.
• Siła Coriolisa, związana z ruchem w obracającym się układzie.
• Siła odśrodkowa wynikająca z obrotu układu.
• Transwersalna siła bezwładności związana z przyspieszeniem kątowym układu.

Cel Wprowadzania Siły Bezwładności

Zasady dynamiki Newtona są stosowane w układach inercjalnych, ale można je przekształcać na potrzeby układów nieinercjalnych. W wyniku tego przekształcenia powstają dodatkowe wyrazy, znane jako siły bezwładności. Są to jedynie matematyczne artefakty, a nie fizyczne siły.

Takie przekształcenie jest możliwe dla układów, których ruch można opisać jako złożenie ruchu obrotowego i liniowo przyspieszonego, pod warunkiem, że przyspieszenie jest różniczkowalne w czasie. W związku z tym wszelkie ruchy złożone mogą być opisane równaniami Newtona z dodatkowymi siłami bezwładności.

Bibliografia

• Kategoria: Wielkości dynamiczne