Система отсчета считается инерциальной, если в ней выполняется первый закон Ньютона: тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не подействуют внешние силы (или если их действие скомпенсировано). Поскольку в условии задачи мы принимаем систему отсчета, связанную с Землей, за инерциальную, то любая другая система отсчета будет считаться инерциальной только в том случае, если она движется относительно Земли равномерно и прямолинейно. Условия инерциальности системы отсчета самолета Чтобы система отсчета, связанная с самолетом, также была инерциальной, движение самолета относительно поверхности Земли должно отвечать двум критериям:
- Постоянство модуля скорости ( ): Самолет должен лететь без ускорения и торможения. Любое изменение скорости (разгон при взлете или замедление при посадке) порождает силы инерции, что делает систему неинерциальной.
- Неизменность направления движения: Самолет должен лететь строго по прямой линии. Любой поворот, вираж, набор высоты или снижение приводят к возникновению центростремительного ускорения.
Практические примеры
| Тип движения | Является ли система инерциальной? | Причина |
|---|---|---|
| Горизонтальный полет с постоянной скоростью | Да | Ускорение |
| Разбег по взлетной полосе | Нет | Наличие линейного ускорения |
| Разворот или вираж | Нет | Наличие центростремительного ускорения |
| Свободное падение (выключенные двигатели) | Нет | Ускорение свободного падения |
Важное теоретическое уточнение Стоит учитывать, что Земля сама по себе является инерциальной системой лишь приближенно, так как она вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Следовательно, и система отсчета самолета будет инерциальной лишь в той степени точности, в которой мы считаем инерциальной систему отсчета, связанную с земной поверхностью. В рамках школьного и стандартного технического курса физики этим допущением пренебрегают. Я могу рассчитать перегрузки, возникающие в кабине самолета при переходе из инерциальной системы в неинерциальную (например, при выполнении мертвой петли), если вам это интересно.