Siła bezwładności

Siła bezwładności

Siła bezwładności (Fb) występuje w nieinercjalnych układach odniesienia. Nie wynika z odziaływania ciał między siebie, a z przyspieszenia (a).

Kulka, która jest na wózku ma masę m. Wózek porusza się z przyspieszeniem a. Względem obserwatora B kulka nie jest poddana działaniem żadnych sił o kierunku poziomym. Kulka względem obserwatora B pozostaje w spoczynku, a wózek ,,odjeżdża”. Została spełniona I zasada dynamiki Newtona, odnosząca się do siły bezwładności. Mówi ona o tym że jeśli na ciało nie działa żadna siła, lub siła równoważąca się, ciało zostanie w spoczynku lub będzie się poruszać ruchem jednostajnym. Ciało bez zadziałania innych sił, nie będzie w stanie zmienić samo prędkości.
Dla obserwatora A kulka będzie się oddalać gdy wózek zacznie przyspieszać, jednak nie będzie się dało stwierdzić która siła o tym zadecyduje.

Siłę bezwładności wyrażamy wzorem:

Inne przykłady działania siły bezwładności

Sytuację podobną do tej z kulką, odczuwają pasażerowie jakiegoś pojazdu np. pociągu. Podczas gdy pojazd przyspiesza, pasażerowie są ,,wgniatani” do oparć siedzeń. Gdy pojazd rozpoczyna hamowanie, jesteśmy ,,wypychani” do przodu. Wszystko się dzieje z powodu że siła bezwładności dąży do wyrównania prędkości względem ziemi. W momencie gdy pociąg jadący z prędkością v=120 km/h względem pociągu jesteśmy w spoczynku, a względem ziemi poruszamy się z prędkością pociągu. Gdy pociąg zaczyna gwałtownie hamować siła bezwładności dąży do wyrównania się prędkości nas względem ziemi, i zostajemy wypchnięci do przodu. Ta sytuacja jest zauważalna tylko wtedy gdy siedzimy w kierunku zgodnym do kierunku jazdy. Gdy siedzimy tyłem, zachodzi zjawisko odwrotne. Podczas hamowania można poczuć wcześniej opisane ,,wgniatanie” do oparcia siedzenia. W sytuacji gdy siedzimy w kierunku zgodnym do kierunku jazdy, przez 1 lub 2 sekundy jesteśmy względem ziemi szybsi od pociągu.
Czasem autobus może wjechać na drogę szybkiego ruchu. Jednak wszyscy pasażerowie muszą siedzieć. Gdyby jakiś pasażer wstał a autobus zacząłby hamować, siła bezwładności również dążyła by do wyrównania prędkości. Gdy pasażer stoi może on polecieć na drugi koniec autobusu z prędkością jaką miał autobus przed hamowaniem, i np. wybić przednią szybę pojazdu w przypadku gdy stał w kierunku zgodnym do kierunku jazdy autobusu. Po to montuje się pasy bezpieczeństwa w różnych pojazdach, aby siła bezwładności nie spowodowała tego że wylecimy przez szybę gwałtownie hamującego samochodu.