Inercia kadro de referenco

En fiziko, inercia kadro de referenco (ankaŭ inercia referenca kadro aŭ inercia kadro) estas kadro de referenco kiu priskribas tempon homogene kaj spacon homogene, |izotrope, kaj en tempa sendependa maniero. Ĉi tiu permesas ke moviĝo kaj interagoj estas priskribita sen la ekzisto de fikciaj fortoj. Ambaŭ, la neŭtona fiziko kaj speciala teorio de relativecaj statas ke estas reale malfinie multaj ĉi tiaj kadroj, kaj la fizikaj leĝoj havas el ili la samajn formojn kiel ili havas en ĉiu alia inercia kadro de la sama dekstreco. En plataj spactempoj, ĉiuj inerciaj kadroj estas en stato de konstanta, uniforma moviĝo kun respekto unu al la alia. Per kontrasto, en ne-inercia referenca kadro, la leĝoj de fiziko dependas de la aparta kadro de referenco, kaj la kutimaj fizikaj fortoj devas esti ĝisplenigitaj per tio kio estas nomata kiel fikciaj fortoj. Ĉiuj ne-inerciaj kadroj estas akcelantaj kun respekto al ĉiuj inerciaj kadroj. En inercia kadro, neŭtona dua leĝo por partiklo havas la formon: F = ma kun F la suma forto (vektoro), m la maso de partiklo kaj a la akcelo de la partiklo (ankaŭ vektoro) kiu devus esti mezurita per rigardanto ripozanta en la kadro. La forto F estas la vektora sumo de ĉiuj realaj fortoj sur la partiklo, kiel elektromagneta, gravita, nuklea kaj tiel plu. En kontrasto, neŭtona dua leĝo en turnanta kadro de referenco, turnanta je angula kurzo Ω ĉirkaŭ akso, prenas la formon: F' = ma kiu aspektas same kiel en inercia kadro, sed nun la forto F' estas la rezulta de ne nur F, sed ankaŭ de aldona ero F ′ = F − 2 m Ω × v B − m Ω × ( Ω × x B ) − m d Ω d t × x B {\displaystyle \mathbf {F} '=\mathbf {F} -2m\mathbf {\Omega } \times \mathbf {v} _{B}-m\mathbf {\Omega } \times (\mathbf {\Omega } \times \mathbf {x} _{B})-m{\frac {d\mathbf {\Omega } }{dt}}\times \mathbf {x} _{B}} kie la angula turnado de la kadro estas esprimita per la vektoro Ω direkte laŭ la rotacia akso, kaj kun grandeco egala al la angula kurzo de turnado Ω; simbolo × estas por la vektora produto; vektoro xB lokigas la korpon; vektoro vB estas la vektora rapido de korpo laŭ turnanta rigardanto (malsama de la rapido vidata de la inercia rigardanto). La superfluaj termoj en la forto F' estas la fikciaj fortoj por ĉi tiu kadro. La unua superflua termo estas la forto de Coriolis, la dua estas la decentrokura forto, kaj la tria la eŭlera forto. Ĉi ĉiuj termoj havas ĉi tiujn propraĵojn: ili nuliĝas se Ω=0; tio estas, ili estas nulaj por inercia kadro (kiu, kompreneble, ne turniĝas); ili povas havi malsamajn grandecojn kaj direktojn por malsamaj turnantaj kadroj, dependante de ĝia aparta valoro de Ω; ili estas ĉieestaj en la turnanta kadro (influas ĉiun partiklon, sendistinge de cirkonstanco); kaj ili ne havas montreblan fonton en identigeblaj fizikaj fontoj, aparte en materio. Ankaŭ, fikciaj fortoj ne malpligrandiĝas kun distanco (malsimile, ekzemple, al nukleaj fortoj aŭ elektraj fortoj); ekzemple, la decentrokura forto pligrandiĝas kun distanco de la akso. Ĉiuj rigardantoj konsentas pri la reala forto, F; nur ne-inerciaj rigardantoj bezonas fikcian forton. La leĝoj de fiziko en la inercia kadro estas iusence pli simplaj ĉar la fortoj por konsidero estas pli malmultaj je sia kvanto. Neinerciaj kadroj povas esti evititaj. Kompreneble, mezuroj kun respekto al ne-inercia referenca kadro povas esti konvertitaj al inercia kadro, adiciante senpere la akcelon de la ne-inercia kadro kun akcelo vidata de la inercia kadro. Ĉi tiu maniero evitas uzon de fikciaj fortoj, sed ĝi povas esti malpli oportuna de intuicia, observa, kaj eĉ, ebena, para) komputa vidpunkto. Ekzemple, oni kalkulu la movadon de aero de la tera atmosfero kaj akvo de la teraj oceanoj. Oni bezonas la rezultojn relative al la turnanta kadro ligita kun la tero, tiel estas pli bone kalkuli en ĉi tiu koordinatsistemo. La alia varianto estas uzo de pli inercia kadro, kies fonto estas ligita kun iu centro de la turnado de tero (la pli fajnan neinerciecon, ekzemple pro turnado ĉirkaŭ centro de la Lakta vojo, tamen necesos neglekti). Sed tiam la rezultaj rapidoj de aero kaj akvo estos tre grandaj, preskaŭ same grandaj kiel rapidoj de eroj de solida surfaco de la tero en la samaj situoj, kaj ilia diferenco estos la signifa rezulto. Ŝanĝo de speco de koordinatsistemo, ekzemple de kartezia al polusa, ne influas la aspekto de fikciaj fortoj, malgraŭ tio ke la matematika formo de la leĝoj de moviĝo varias de unu speco de koordinatsistemo al la alia.