Neinerciálna sústavaNeinerciálna sústava

Sily v neinerciálnych sústavách
Skúmajme pohyb častice (resp. hmotného bodu), na ktorý pôsobí sila F. Ak skúmame pohyb častice z hľadiska absolútnej sústavy S, pre časticu  platí Newtonova pohybová rovnica F = ma.  Chceme vedieť ako sa zmení pohybová rovnica tej istej častici,  pohybujúcej sa za rovnakých podmienok, ale vzhľadom na neinerciálnu sústavu S. Prv než pristúpime k matematickému riešeniu  tohto problému, ozrejmime si ho na nasledujúcom experimente: 
 
Predstavme si, že sme si urobili výlet do sveta našej slnečnej sústavy. Nasadli sme na raketoplán a  naša Zem je už len maličkou hviezdičkou. Sme ďaleko od príťažlivých telies. Čo sa deje s našimi vecami v raketopláne, ak máme motor vypnutý? Teplomer je v divnej polohe, tak isto kyvadlo hodín sa zastavilo v akejsi  polohe, rôznej od zvislého smeru. Predmety i naše meracie prístroje  sa vznášajú v kabíne. Vysvetliť túto skutočnosť vieme, nenachádzame sa na Zemi, ale v medziplanetárnom priestore, v ktorom predmety stratili tiaž.
 
Čo sa stane, ak sa rozhodneme zapnúť motor raketoplánu a začne sa pohybovať rovnomerne zrýchleným pohybom? Predmety, ktoré sa vznášali okolo nás sa dali do pohybu. Akým smerom a akou rýchlosťou? Ak raketoplán sa pohybuje so zrýchlením 9,81 m.s-2 cítime sa ako doma. Teplomer „spadol“, hodiny sa dali do vertikálnej polohy. Ak pustíme tenisovú loptičku a zmeriame, s akým zrýchlením padá, dospejeme k výsledku,  že zrýchlený pohyb loptičky bude čo do veľkosti vždy taký, ako zrýchlenie nášho raketoplánu. Smer „padania“ loptičky bude vždy opačný ako smer pohybu raketoplánu. To platí pre všetky predmety vo vnútri lode. Ak sa pohybuje raketoplán dopredu, všetky  predmety sa  pohybujú  smerom opačným - dozadu.  Toto pozorovanie možno sformulovať nasledovne:
 
Ak sa raketoplán pohybuje s určitým zrýchlením, telesá v  ňom začínajú mať „tiaž“. Pritom „príťažlivá sila“ má smer opačný ako vektor zrýchlenia raketoplánu a zrýchlenie voľného „pádu“ telies sa veľkosťou rovná zrýchleniu raketoplánu.
 
Zaujímavosťou je, že pozorovaním nemôžeme odlíšiť zrýchlený pohyb systému od príslušnej príťažlivej sily. To znamená, že ak okná v raketopláne máme zakryté, nerozlíšime, či je raketoplán v pokoji, alebo sa pohybuje so zrýchlením 9,81 m.s-2. Rozdiel však je v smeroch pôsobiacich zrýchlení. Na Zemi smeruje príťažlivá sila do stredu Zeme. To znamená, že smery zrýchlenia v dvoch  rôznych  bodoch na Zemi tvoria medzi sebou uhol. V raketopláne, ktorý sa pohybuje zrýchlene, sú smery príťažlivosti vo všetkých bodoch presne paralelné. Na Zemi sa mení zrýchlenie s výškou, v raketopláne so zrýchleným pohybom tento efekt nevzniká. Napriek týmto odlišnostiam možno považovať zrýchlenie a pôsobenie príťažlivej sily za ekvivalentné.
 
Takmer úplná rovnocennosť zrýchlenia  a pôsobenia príťažlivej sily nazývame princíp ekvivalencie. Tento princíp umožňuje riešiť mnohé úlohy pomocou fiktívnej príťažlivej sily, ktorá sa javí v systémoch pohybujúcich sa zrýchlene. Uvidíme, že pohybovú rovnicu v neinerciálnom systéme je možné riešiť  obdobne ako v inerciálnom systéme, ak k výslednici síl pôsobiacich na teleso pridáme sily fiktívne, súvisiace s neinerciálnosťou systému, ktoré nazveme spoločným názvom  silami zotrvačnými.