5.15: الأطر المرجعية غير بالقصور الذاتي

الإطار المرجعي الذي يتسارع أو يتباطأ بالنسبة إلى إطار قصوري هو إطار غير قصوري. للمساعدة في فهم ذلك، فكر في الأشياء المشتركة بين الإقلاع في الطائرة، والانعطاف في السيارة، وركوب الخيل، والحركة الدائرية للإعصار المداري. كل هذه الأنظمة تتسارع أو تتباطأ أو تدور بالنسبة للأرض؛ وبالتالي، فهي كلها إطارات غير بالقصور الذاتي. تُظهر كل هذه الأنظمة قوى القصور الذاتي، والتي يبدو أنها تنشأ فقط من الحركة، لأن الإطار المرجعي للمراقب يتسارع أو يدور. يمكننا التوفيق بين وجهات النظر هذه من خلال فحص الأطر المرجعية المستخدمة. سيختار الفيزيائي الإطار المرجعي الأكثر ملاءمة للموقف الذي يتم تحليله. ليس لدى الفيزيائيين مشكلة في تضمين قوى القصور الذاتي وقانون نيوتن الثاني، كالعادة، إذا كان ذلك أكثر ملاءمة. وبالمثل، يتم استخدام الإطارات المرجعية غير القصورية (المتسارعة) عندما يكون ذلك مفيدًا. ويجب أخذ الأطر المرجعية المختلفة بعين الاعتبار، على سبيل المثال، عند مناقشة حركة رائد فضاء في مركبة فضائية تسير بسرعة قريبة من سرعة الضوء، حيث ينطبق ذلك على النظرية النسبية الخاصة.

يمكن استخدام الأرض كإطار مرجعي بالقصور الذاتي مع القليل من القلق أو عدم القلق بشأن أي تأثيرات ناجمة عن دورانها. ومع ذلك، فإن مثل هذه التأثيرات موجودة، على سبيل المثال، في دوران أنظمة الطقس. عند النظر إليها من فوق القطب الشمالي، فإن الأرض تدور عكس اتجاه عقارب الساعة، وأي حركة في نصف الكرة الشمالي للأرض تواجه قوة كوريوليس إلى اليمين. ويحدث العكس في نصف الكرة الجنوبي، حيث تكون القوة في اتجاه اليسار. نظرًا لأن السرعة المتجهة المتجهة المتجهة المتجهة الزاوية للأرض صغيرة، فإن قوة كوريوليس عادة ما تكون ضئيلة، ولكن لها تأثيرات كبيرة على الحركات واسعة النطاق، مثل أنماط الرياح. تتسبب قوة كوريوليس في دوران الأعاصير في نصف الكرة الشمالي عكس اتجاه عقارب الساعة، بينما تدور الأعاصير المدارية في نصف الكرة الجنوبي في اتجاه عقارب الساعة.

يمكن تفسير دوران الأعاصير المدارية ومسار الكرة في لعبة دوامة الخيل بالقصور الذاتي ودوران النظام الموجود تحتها. عند استخدام الإطارات غير القصورية، يجب اختراع قوى القصور الذاتي، مثل قوة كوريوليس، لتفسير المسار المنحني. لا يوجد مصدر مادي محدد لهذه القوى بالقصور الذاتي. عند استخدام إطارات القصور الذاتي، يفسر القصور الذاتي المسار، ويوجد مصدر محدد لكل قوة. يمكننا استخدام أي من الطريقتين لوصف الطبيعة، ولكن النظرة في إطار القصور الذاتي هي أبسط، حيث أن كل القوى لها أصول وتفسيرات.

هذا النص مقتبس من Openstax، الفيزياء الجامعية المجلد الأول، القسم 5.6: القوى المشتركة و القسم 6.3: قوة الجذب المركزي.