Сила инерции

Си́ла ине́рции — фиктивная сила, которую можно ввести в неинерциальной системе отсчёта так, чтобы законы механики в ней совпадали с законами Ньютона в инерциальных системах отсчёта.

В математических вычислениях введения этой силы происходит путём преобразования уравнения, выражающего второй закон Ньютона в инерциальной системе отсчёта,

F₁+F₂+…F_n = ma

к новому виду в новых координатах неинерциальной системы отсчёта

F₁+F₂+…F_n–ma = 0,

где F_n — реально действующие силы, а –ma — «сила инерции».

Закон инерции про инерционные системы отсчёта гласит, что без влияния неуравновешенных сил тело будет сохранять свою скорость или неподвижность. При введении сил инерции, которые действуют даже когда никакие реальные силы к телам не прилагаются, можно сохранить формулировку этого закона также для произвольных криволинейных систем координат и неинерциальных систем отсчёта.

В качестве примера силы инерции можно рассмотреть простую силу инерции, которую можно ввести в равноускоренной системе отсчёта:

Пусть у нас есть быстро останавливающийся автобус. Все тела в нём будут нарушать закон инерции — они будут иметь тенденцию продолжать движение, и пассажирам придётся крепко держаться за поручни, чтобы не упасть вперёд, и оставаться неподвижными на своих местах относительно автобуса. Но если предположить, что всем пассажирам приходится противодействовать некой силе, то можно будет объяснить эту тенденцию её действием. Такую силу и назвали силой инерции. С введением этой силы закон инерции в автобусе восстановится — тела можно счесть подвергающимися действию этой силы, и тогда они будут вести себя в полном соответствии со вторым законом Ньютона. То есть если пассажиры приложат к себе относительно поручней дополнительную мускульную силу, противоположную силе инерции, то останутся на своих местах — относительно неинерциальной системы отсчёта, связанной с автобусом, но не относительно инерциального наблюдателя снаружи!

Среди сил инерции выделяют следующие:

• простую силу инерции, которую мы только что рассмотрели;
• центробежную силу, объясняющую стремление тел улететь от оси во вращающихся системах отсчёта;
• силу Кориолиса, объясняющую стремление тел сойти с радиуса при радиальном движении во вращающихся системах отсчёта;

С точки зрения общей теории относительности, гравитационные силы в любой точке — это силы инерции в данной точке искривлённого пространства Эйнштейна (см. принцип эквивалентности). Различие между этими силами и силами инерции классической механики заключается в невозможности их устранения в конечной области пространства-времени переходом к любой системе отсчёта. В этом смысле глобальные или даже конечные инерциальные системы отсчёта в общей теории относительности в общем случае отсутствуют.