Lực quán tính

Lực quán tính, còn được biết đến với tên gọi lực ảo, là một loại lực xuất hiện và tác động lên tất cả các vật chất trong một hệ thống tham chiếu phi quán tính, chẳng hạn như hệ tham chiếu quay.

Lực quán tính không phụ thuộc vào bất kỳ tương tác vật lý nào mà xuất hiện do gia tốc $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{a}$ tự nhiên trong hệ tham chiếu phi quán tính. Theo định luật Newton thứ hai $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}=m\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{a}$, lực quán tính luôn tỷ lệ thuận với khối lượng $m$ của vật thể tác động vào.

Một lực quán tính xuất hiện khi một hệ tham chiếu gia tốc so với một hệ tham chiếu khác. Một hệ tham chiếu có thể được gia tốc bởi bất kỳ phương pháp nào, do đó lực quán tính là tùy ý (nhưng phụ thuộc vào gia tốc của hệ tham chiếu). Tuy nhiên, bốn loại lực quán tính đã được định nghĩa dựa trên những cách gia tốc phổ biến: một loại lực do gia tốc tuyến tính (lực quán tính tịnh tiến), hai loại lực do chuyển động quay (lực quán tính ly tâm và lực Coriolis) và lực Euler, gây ra bởi sự thay đổi vận tốc quay.

Lực quán tính trong các hệ tham chiếu phi quán tính

Trong hệ tham chiếu chỉ có gia tốc tịnh tiến

Gọi hệ tham chiếu $K^{\prime }$ là hệ tham chiếu phi quán tính di chuyển với gia tốc tịnh tiến $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{a}$ so với hệ tham chiếu quán tính $K$, mọi khối lượng $m$ trong hệ tham chiếu $K^{\prime }$ phải chịu tác động của lực quán tính tịnh tiến ${\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}}_{inertial}$:

${\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{F}}_{inertial}=-<!--\; -\; -->m\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{a}$

Trong hệ tham chiếu chỉ có chuyển động quay

Trong một hệ tham chiếu quay với tốc độ góc là $\stackrel{\to <!--\; \to \; -->}{\mathrm{\Omega <!--\; \Omega \; -->}}$ so với hệ tham chiếu quán tính, mọi khối lượng $m$

• Lực Coriolis

với là vectơ vận tốc của vật trong hệ quy chiếu quay.

• Lực quán tính ly tâm

Trường hợp đại diện cho vectơ bán kính của vật trong hệ quy chiếu quay.

• cũng như Lực Euler

Được biết rằng biểu thị sự thay đổi vectơ tốc độ góc theo thời gian.

Trong mọi hệ quy chiếu tổng quát

Trong một hệ quy chiếu phi quán tính $K^{\prime }$ quay với vectơ tốc độ góc và có gia tốc dịch chuyển so với hệ quy chiếu quán tính $K$, mọi khối lượng $m$ phải chịu tác động của 4 lực quán tính.

Gọi là tổng lực tác động lên vật trong hệ quy chiếu quán tính $K$ và là tổng lực tác động lên vật trong hệ quy chiếu phi quán tính $K^{\prime }$, chúng ta có phương trình: