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FUERZAS
DE INERCIA. UNA ESTRATEGIA PARA TRATAR PROBLEMAS EN SR NO INERCIALES |
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Acabamos de ver que ningún lugar en la
superficie de la Tierra puede ser origen de un SRI.
Tampoco lo puede ser el centro de la Tierra,
porque
la Tierra en su conjunto se desplaza describiendo una
elipse alrededor del Sol. En realidad,
todos los objetos del Universo, como
estrellas, planetas, cometas, etc., interaccionan
gravitatoriamente con el resto, de modo que se ejercen
fuerzas sobre
ellos. Por lo tanto, ningún objeto del Universo puede ser
origen de un verdadero SRI.
En el siglo XVIII,
D’Alembert
(1717 - 1783)
desarrolló una
teoría de mecánica aplicada que resultó bastante útil
para tratar problemas de movimientos en SR acelerados. |
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Para entender la propuesta de
D’Alembert, pensemos en
un vehículo
acelerado
que porta
un objeto fijo,
como
una mesa.
Respecto
del SRI exterior la mesa tiene el
mismo movimiento que el vehículo
y la
fuerza resultante,
Fres,
que se ejerce
sobre
dicha mesa es igual a la
fuerza que le hace el suelo,
es decir:
Fres =
Fhorizontal suelo-mesa = m·a
Con objeto de adoptar
el punto de vista
un observador
interior (no inercial) planteamos que este
observador
“olvide” que
tiene aceleración (se trata de un olvido voluntario, porque dentro de un
vehículo acelerado tiene sensaciones que delatan la
aceleración) y
definimos
el concepto de
"fuerzas de inercia" del siguiente modo: |
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Las fuerzas de inercia son “fuerzas falsas” (no
corresponden a interacciones) que actuarían en sentido
contrario a la aceleración y cuyo valor sería igual al
producto de la masa del cuerpo sobre el que se ejerce
esa fuerza de inercia por la aceleración del SR. |
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Usando
esta definición, sobre la mesa se ejercería una fuerza de
inercia
Fi = - m·a,
lo que nos permite
re-escribir la ecuación
anterior
del siguiente modo:
Fhorizontal
suelo-mesa + Fi = 0
Un
observador en el SR acelerado podría suponer que está
aplicando una nueva versión de la ley Fres =
m·a al estudio del movimiento de la mesa en el interior
de su SR (que él considera en reposo) Esta versión
incluye la falsa fuerza de inercia sobre la mesa en el cómputo
de las fuerzas que contribuyen a la Fres.
Así, la suma de la fuerza real que se ejerce sobre la
mesa y la
fuerza falsa de inercia da resultado nulo , mientras el observador no inercial considera
a la mesa en reposo (respecto de él).
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La adopción de SR no inerciales
como referenciales para el estudio de movimientos
incorporando las "fuerzas de inercia" resulta una estrategia
bastante útil para escribir las ecuaciones diferenciales
de algunos movimientos, adoptando ese punto de vista
“subjetivo” (referido al observador del SR acelerado) No
obstante, conviene tener mucho cuidado cuando se
utilizan estas definiciones y ser conscientes de
que: a) El SR adoptado no es inercial. b) Las “fuerzas
de inercia” no son interacciones. c) En definitiva, no
se trabaja en el contexto de la mecánica newtoniana.
Por todo ello, como norma general, consideramos
mas adecuado adoptar un SR inercial y usar las leyes de
Newton. |
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