¿Cómo se determina si se está en un sistema inercial?
Un marco inercial es aquel en que una partícula con ninguna fuerza sobre la que se desplaza en línea recta.
Pero, ¿cómo determinar que ninguna de las fuerzas que actúan sobre él? Después de todo, uno podría declarar que una fuerza que actúa sobre una partícula, porque es desviarse de una línea recta.
Imaginar un punto de masa conectado a los extremos de los seis resortes idénticos de relajado longitud de $L$. Los resortes están orientados en co-pares lineales, con estos pares mutuamente perpendiculares a las otras parejas, es decir, forman un $(x,y,z)$ sistema de coordenadas. Conecte los otros extremos de las paredes de un cubo de dimensión $2L$.
Si la masa permanece en el centro del cubo, el cubo es en un marco de referencia inercial.
Hay un cierto número de fuerzas conocidas, por lo que podría comenzar con la resolución de cada uno por medio de un experimento.
De lo contrario, la llamada ficticia fuerzas - la fuerza centrífuga y el efecto de Coriolis - tienen la característica de que ellos proporcionan la misma aceleración a todos los objetos, independientemente de su masa. Como ustedes saben, en la mecánica clásica $a = F/m$, por lo que las fuerzas en general acelerar objetos con masas diferentes, a distintas velocidades. El único real de la fuerza que hace que la fuerza de gravedad.
Material extra: Esta última observación, de hecho fue central en el desarrollo de la Relatividad General. En GR, la gravedad es visto como un ficticio como la fuerza centrífuga, y debido a la forma en que el observador sienta las coordinadas espacio-tiempo.
Un marco inercial de referencia es el que no está acelerando. Un marco que es la aceleración con respecto a otro sistema inercial es un no-sistema inercial de referencia.
Un marco inercial se mueve con la constante de velocidad con respecto a otros sistemas de inercial, de tal manera que un observador dentro de la trama no puede detectar cualquier movimiento de la estructura, a menos que ella se ve fuera del marco. No hay ninguna diferencia en los atributos de cualquier dirección dentro de la estructura.
Un reloj colocado en cualquier parte del sistema inercial puede ser sincronizado con un reloj en cualquier otra parte del cuadro, y todos los relojes sincronizados dígale al mismo tiempo.
Si una partícula se desvía de la línea recta, empezar a buscar fuerzas en el marco inercial de que la causa de la desviación. Si usted no puede encontrar ninguna, que muy posiblemente NO están en un marco inercial de referencia. Sin embargo, a pesar de que un objeto se desvía de una línea recta en un campo gravitacional, usted puede considerar que el área de la superficie de la gravitando cuerpo a un marco inercial de referencia, así como la fuerza normal entre la superficie y los objetos sobre la superficie cancela fuera de la aceleración.
Respuesta corta:
Uno no puede determinar si un marco de referencia es inercial. Simplemente no es posible. Esta situación se evita en General de la Relatividad (o cualquiera de sus extensiones), ya que en el GR de la física no dependen del marco de referencia (cualquier marco de referencia), y el concepto de sistema inercial no es necesario. Por supuesto, uno puede determinar un marco inercial de que es lo suficientemente bueno para un sistema dado, pero uno no puede determinar, por ejemplo, un marco inercial para describir el movimiento de las galaxias en el universo entero.
Respuesta larga:
Como se ha señalado por Andrea Di Biagio, uno puede razón por la exclusión. Si una partícula se mueve en una línea recta y no se aplica ninguna fuerza, el marco de referencia es inercial. Puesto que hay un número finito de fuerzas conocidas, uno puede, en principio descartar cada uno de ellos y reducir a una situación en la que no se aplica ninguna fuerza a la partícula. Hay al menos dos puntos débiles en este razonamiento:
1) La lista de fuerzas conocidas en la física moderna es: gravitacional, electromagnética, débil y la interacción fuerte. Nadie sabe si esta lista es de curso, por lo tanto, en principio, el razonamiento por la exclusión no puede trabajar.
2) En la mecánica clásica, los dos lejanos cuerpos pueden interactuar a través de una larga distancia a través de la electromagnética o campo gravitacional. Por lo tanto, excluir, digamos, la electromagnética y las fuerzas gravitacionales, uno debería, en principio, conocer la carga y la masa de la distribución de la totalidad deluniverso. Considere la siguiente situación. En un hipotético de laboratorio en el espacio profundo, lejos de las galaxias y otros visible masa densidades, un neutrón se observa a viajar en un determinado marco de referencia. Es esta referencia inercial? ¿Qué pasa si una enorme estructura se coloca más allá de la porción de universo observable por el laboratorio? Se esta distribución de la masa ejerce una fuerza sobre el neutrón en el laboratorio? Como se puede ver, el concepto de sistema inercial es muy problemático, y las paradojas que surgen de este concepto no son curables en el marco de la clásica (Newton) mecánica.
Le pregunté a alguien que estudió física esta pregunta y se le dijo que la siguiente es una definición:
Un marco de referencia en el cual una masa de punto arrojado desde el mismo punto en tres diferentes (no co-planar) las direcciones de la siguiente manera rectilínea rutas de acceso cada vez que se produce se llama a un marco inercial.
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