Układ inercjalny

Ze wszystkich układów odniesienia najbardziej podstawowym dla fizyki jest układ inercjalny (określanego też jako układ „inercyjny”). Układ ten posiada pewną szczególną własność. Otóż dla ciał obserwowanych z poziomu tego układu zachodzi:

Gdy na ciało nie działają żadne siły zewnętrzne, lub działające siły równoważą się, wtedy ciało to pozostaje w spoczynku, lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

Inaczej mówiąc, w układzie inercjalnym przyspieszenie pojawia się tylko jako rezultat działania (niezrównoważonej) siły.

Gdy nie ma siły zewnętrznej

 

Gdy w układzie inercjalnym pojawi się siła zewnętrzna

  W układzie inercjalnym przyspieszenie wynika z działania siły zewnętrznej

 

Tylko w układzie inercjalnym powyższe wynikania są słuszne!

Uwaga! Częsty błąd!

Należy dokładnie wniknąć w trudne pojęcie układu inercjalnego. Część osób po tych tłumaczeniach może sądzić, że w układzie inercjalnym nie mogą działać siły zewnętrzne...
Wcale nie! W układach inercjalnych siły mogą działać i działają!
Jednak skutek tych sił jest inny niż w układach nieinercjalnych (jaki? - kto nie zrozumiał, niech wróci jeszcze raz do poprzednich tłumaczeń).

W układach nieinercjalnych...

Bo z kolei w układach nieinercjalnych możemy mieć ruch przyspieszony jakiegoś ciała bez działania sił, lub ciało może być w spoczynku, choć działa na niego niezrównoważona siła.

Osoby stykające się z problemem po raz pierwszy zadadzą sobie zapewne dość oczywiste pytanie:
A kiedy to ciało miałoby się zacząć poruszać bez siły go popychającej? 
- A mogłoby! Wystarczy, że sam układ odniesienia jest w ruchu zmiennym (porusza się z przyspieszeniem). Wtedy „widzi on” całe otoczenie „skażone” swoim „osobistym” przyspieszeniem. Tak jest we wszystkich układach nieinercjalnych – ponieważ poruszają się one ruchem zmiennym względem układów inercjalnych to, w nich mamy ruch przyspieszony bez siły, lub spoczynek mimo, że siły działają.

Instrukcje nauczyciela do zachowania na maturze:
- w czasie matury wolno jest mieć jedynie długopis i dokument potwierdzający tożsamość. Ewentualnie można mieć maskotkę i jakieś nie budzące podejrzeń drobiazgi. Kanapki zostaną wam rozdane. Gorące napoje też.

Pytanie z sali:
 - a jeśli ktoś pije tylko ziółka?
 - można poprosić o zrobienie herbatki z dziurawca, ale w żadnym wypadku nikt nie dostanie herbatki z szałwi i mięty!!!
- Dlaczego? - jak tak lubię szałwię...
Przecież wszyscy wiedzą, że szałwia ma działanie ściągające!

Do czego służy pojęcie układu inercjalnego?

Pojęcie układu inercjalnego ma jeden podstawowy cele (oprócz męczenia uczniów szkole nauką z nim związaną ;-))).).

Układ inercjalny ustala punkt wyjścia do rozważań nad ruchem i przyczynami, dla których ten ruch zachodzi tak, a nie inaczej.

Czyli dopiero od momentu "posiadania" układu inercjalnego, jako podstawy do widzenia świata, będziemy w stanie wystartować z ustalaniem związku między siłą, a przyspieszeniem. Gdybyśmy nie mogli ustalić na początek tego, że z braku siły można wnioskować brak przyspieszenia, to bez sensu byłoby zastanawianie się nad tym, jaka siła powoduje jakie przyspieszenie (mogłoby być przecież dowolne). A wtedy nie moglibyśmy wprowadzić II zasady dynamiki, dzięki której powstała niemal cała mechanika klasyczna.