Erreferentzia-sistema ez-inertzial

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search

Mekanika newtondarrean, erreferentzia-sistema bat ez-inertziala dela esaten da, bertan sistema inertziala izateko baldintzak betetzen ez direnean. Sistema horretan ez dira betetzen Newtonen legeak “benetako” indarrak bakarrik kontuan hartuz. Bestela esanda, bertan Newtonen legeak bete daitezen, elkarrakzioen ondoriozko benetako indarrez gain, indar “irudikari” batzuk kontsideratu behar dira. Indar irudikari horiei inertzia-indarrak deritze, eta kontuan hartu behar dira sistema ez-inertzialak azelerazio bat daukalako sistema inertzialekiko, dela azelerazio lineal baten kausaz edo dela biraketa-higiduraren kausaz.

Sistema inertzial baten eta sistema ez-inertzial baten arteko erlazio zinematikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Alboko irudian bi erreferentzia-sistema adierazten dira eskematikoki: batetik, sistema inertziala da, eta bestetik, ez-inertziala. Bigarren sistema horren jatorriak edonolako ibilbide azeleratu bat duela kontsideratuko dugu, , eta gainera, sistema osoak abiadura angeluarra duela lehenengo sistemarekiko. Bi sistema horietako behatzaileak, eta , masadun partikula puntualaren higidura behatzen ari dira, hurrenez hurren eta posizioak neurtuz aldiunean. Hortaz, etengabe erlazio zinematiko hau beteko da bi behatzaileok neurturiko posizioen artean:

SI sistema inertzialean eta SEI sistema ez-inertzialean P puntuaren higidura deskribatzean magnitude zinematikoen arteko erlazioak definitzeko eskema.

Bi behatzaileentzat denbora modu berean pasatzen denez, denborarekiko bi aldiz deribatuz, azkenean erlazio hau lortzen da bi sistemetatik neurturiko azelerazioen artean:

Hemen sinboloak jatorriaren azelerazioa adierazten du, eta sinboloak, azelerazio angeluarra. Jarraian datorren atalean, kontuan hartuko dugu erlazio hori sistema bietan Newtonen bigarren legea nola aplikatzen den ulertzeko.

Sistema inertzial baten eta sistema ez-inertzial baten arteko erlazio dinamikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sistema inertzialean dagoenez, behatzaileak zuzenean aplikatzen du Newtonen bigarren legea. Hortaz, beraren interpretazioa izango da, kanpotik indar bat ari dela eragiten partikularen gainean, eta horregatik duela partikula horrek azelerazioa; hots, behatzaile inertzialarentzat interpretazio argia du partikulak jasaten duen azelerazioak: indarrak sorrarazitakoa da.

Baina nola interpretatzen du azelerazioa behatzaileak? Kasu honetan, Newtonen legea aplikatzen badu, indarra hartu beharko du kontuan, eta aurreko atalean lorturiko erlazio zinematikoan oinarriturik, honako indar hau kontsideratu beharko du:

Alegia, behatzaile ez-inertzialak bestelako “indar” batzuk kontsideratu behar ditu, behatzaile inertzialak sumatzen duen indarraz gain. Horregatik, behatzaile inertzialak kontsideratzen duen indar hori “benetakoindar erreala dela esan ohi da, behatzaile guztiek kontsideratu beharrekoa. Aldiz, behatzaile ez-inertzialak bakarrik kontuan hartu beharreko indar horiei inertzia-indarrak deritze; batzuetan indar “irudikariak” edo “fiktizioak” ere esaten zaie. Dena den, behatzaile ez-inertzialaren ikuspuntutik, besteak bezain errealak dira. Hain zuzen ere, einertzia-indarrek esanahi zehatza dute eta bi kasutan izen berezia ere bai:

  • , sistema ez-inertzialaren jatorriari dagokion inertzia-indarra.
  • , sistema ez-inertzialaren azelerazio angeluarrari dagokion inertzia-indarra.
  • , sistema ez-inertzialaren abiadura angeluarragatik behatzaileak neurtzen duen inertzia-indar honi indar zentrifugoa deritzo, eta beti da ibilbidearen biraketa-zentroarekiko kanporanzkoa.
  • biraka ari den sistema ez-inertzialean higitzen ari den partikulak jasaten duen inertzia-indar honi Coriolisen indarra deritzo.

Bi sistema ez-inertzial berezi[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Jarraian, bi erreferentzia-sistema ez-inertzialen adibideak aztertuko ditugu, eguneroko bizitzan inertzia-indarrak nola agertzen diren ulertzeko.

Higidura zirkular uniformez higitzen den sistema[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Biraka ari den erreferentzia-sistema ez-inertzialean kontuan hartu beharreko inertzia-indarra.

Demagun abiadura angeluarraz biraka ari den disko edo plataforma zirkular baten zentroan pertsona bat dagoela zutik eta geldi, eskuarekin soka bati eusten, eta sokaren muturrean masadun bola bat duela, atleta mailu-jaurtitzaile baten antzera, alboko irudian ikusten den bezala. Atleta horri begira, diskoarenkin batera dagoen sistema ez-inertzialeko behatzailea egongo da, eta berak kontuan hartu beharreko indarren berri emango du. Bestetik, bigarren behatzaile bat izango dugu, plataformatik kanpo, bolaren higidura behatzen; bigarren behatzaile hori inertziala izango da, . Azter dezagun nola interpretatzen duten bolaren dinamika bi behatzaile horiek. Sistema inertzialeko behatzaileak ikusiko du bolak higidura zirkular uniformea duela, abiadura angeluarraz osatzen dena. Hortaz, berak intepretatuko du bolaren gainean indar zentral bat ari dela eragiten, indarra hain zuzen, zehazki moduludun azelerazio zentripetua sortzen diona, eta ondorioz  balioko abiadura tangentzial konstantea izango duela. Agerikoa denez, indarra erreala da, edozein sistema inertzialetatik sumatuko dena. Izatez, indar hori bolaren pisuaren eta sokaren tentsioaren (atletak eginiko indarraren) arteko erresultantea da.

Sistema ez-inertzialeko behatzaileak, ordea, geldi ikusiko du bola diskoaren zentrotik distantziara, eta interpretatuko du, indar errealaz gain, kanporanzko indar zentrifugoak eragiten duela bolan, hau da, biraketaren ondoriozko inertzia-indar batek, zeinaren moduluak   balio duen, indarraren moduluaren berdina. Izan ere, da, eta horrela bi indar horien erresultantea nulua da. Horrela behar zuen, zeren paltaformako behatzailearen ikuspuntutik partikula geldi baitago.

Balaztatzen ari den automobilaren sistema[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Autoa balaztatzean sorturiko inertzia-indarra.

Bigarren adibidean, bidean abiadura konstantez dabilen autoa bat-batean frenatzen hasten den sistema ez-inertzialaren kasua aztertuko dugu. Alboko irudian goiko partean eskematikoki adierazten den moduan, frenatu aurreko egoeran autoa abiadura konstantez ari da higitzen, eta ondorioz bi sistema inertzial baliokide kontsidera ditzakegu: batetik, bide-ertzean geldi dagoen sistema, eta bestetik, autoarekin batera abiadura konstantez higitzen ari den sistema. Bi sistema horiek baliokideak dira gidariaren dinamika aztertzeko, eta sistema horiei dagokienez, norabide horizontalean gidariak ez du inolako indarrik sentitzen.

Gidariak balaztari sakatzean, ordea, autoak dezelerazio bat jasaten du, alegia, ibilbidearen noranzkoaren aurkako azelerazioa, beti ere bide-ertzeko sisteman neurturik, zeina inertziala den. Gauzak horrela, beheko partean adierazten denez, autoko erreferentzia-sistema ez da jadanik inertziala, azelerazioa jasaten ari baita. Horregatik, gidariak  balioko inertzia-indar bat sentituko du, aurrerantz bultzatuko duena, autoaren haizetakoaren kontra. Horretarako daude autoetako segurtasun-uhalak, inertzia-indar horri eusteko. 

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Fisika Orokorra, UEU, 2003, ISBN 84-8438-045-9

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]