Eszkola

Siła bezwładności

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Siła bezwładności jest pozorną siłą występującą w nieinercjalnych układach odniesienia. Nie wynika ona z oddziaływania między ciałami, jak to jest w przypadku sił rzeczywistych (np. odpychanie jednoimiennych ładunków elektrycznych), lecz jest związana z przyspieszeniem układu.

Rozważmy kulkę o masie \(m\) leżącą na platformie, która zaczyna poruszać się z przyspieszeniem \(a\)

W układzie inercjalnym, związanym z nieruchomym obserwatorem B, na kulkę nie działa żadna siła w kierunku poziomym, więc kulka pozostaje w spoczynku względem obserwatora B, a wózek 'odjeżdża' spod kulki. II zasada dynamiki jest spełniona.

Obserwator A na poruszającym się wózku zauważy, że początkowo nieruchoma względem niego kulka zacznie się od niego oddalać, gdy wózek zaczyna przyspieszać. Nie będzie on jednak w stanie wskazać żadnej rzeczywistej siły, która powoduje ten ruch. Stąd konieczność wprowadzenia siły bezwładności w tym układzie nieinercjalnym (układ porusza się z przyspieszeniem \(a\) względem inercjalnego układu odniesienia). Z punktu widzenia obserwatora A siła bezwładności będzie powodować przyspieszenie kulki w kierunku przeciwnym do przyspieszenia wózka, można zatem zapisać formułę określającą siłę bezwładności \(\overrightarrow{F_b}\) w układzie nieinercjalnym
\(\overrightarrow{F_{b}}=-m\cdot \overrightarrow{a}\)

Zwrot siły bezwładności jest przeciwny do przyspieszenia układu.

Sytuację analogiczną do kulki na wózku odczuwają pasażerowie przyspieszającego lub hamującego pojazdu. Im większe jest przyspieszenie, tym bardziej pasażer odczuwa pozorną siłę wciskającą go w fotel. Innymi przykładami siły bezwładności są siła odśrodkowa w ruchu po okręgu czy siła Coriolisa w ruchu wzdłuż promienia obracającego się ciała.

Ciekawym skutkiem występowania pozornej siły bezwładności jest zmiana wskazań wagi w ruszającej i hamującej windzie. Podczas ruszania na wyższe piętro, pasażer poczuje lekki docisk do podłoża. Jeżeli stoi on na wadze mierzącej ciężar, to wskazanie wagi wzrośnie. Ogólnie w tej sytuacji, gdy zwrot przyspieszenia windy będzie zgody ze zwrotem siły ciężkości, to wskazanie wagi będzie maleć, a rosnąć w przeciwnym wypadku.

Może Ci się przydać: