Inertiaalstelsel

In de natuurkunde is een inertiaalstelsel (Latijn: inert, werkeloos, inactief, traag) een coördinatenstelsel waarin voorwerpen waarop geen kracht werkt, stilstaan of zich eenparig rechtlijnig voortbewegen. Een dergelijke beweging heet een traagheidsbeweging. Dit betekent dat in zo'n stelsel de bewegingswetten van Newton hun eenvoudigste vorm hebben: voorwerpen veranderen alleen van snelheid als er een kracht op ze inwerkt, en dan is de versnelling evenredig met die kracht.^[1]

Hemellichamen die ver van andere objecten verwijderd zijn en die in uniforme beweging zijn ten opzichte van de kosmische achtergrondstraling, behouden een dergelijke uniforme beweging. De bijbehorende inertiaalstelsels worden 'traagheidsframes' genoemd, het zijn de frames waarin de eerste bewegingswet van Newton geldig is.^[2]

Alle inertiaalstelsels zijn ten opzichte van elkaar in een eenparig rechtlijnige beweging. In geen daarvan zal een versnellingsmeter een versnelling aanwijzen. Metingen in het ene inertiaalstelsel kunnen met een eenvoudige transformatie omgerekend worden naar een ander inertiaalstelsel. Voor newtoniaanse mechanica is dat de galileitransformatie, voor de speciale relativiteitstheorie de lorentztransformatie.

In de algemene relativiteitstheorie kan in elk gebiedje dat zo klein is dat de kromming van de tijdruimte verwaarloosbaar is, een stel inertiaalstelsels gevonden worden die dat gebied bij benadering beschrijven.

Het aardoppervlak is geen inertiaalstelsel omdat onze planeet draait ten opzichte van de vaste sterren en sterrenstelsels. Voor veel bewegingen op grote schaal moet rekening gehouden worden met deze draaiing. Het kan berekeningen eenvoudiger maken om versnelde bewegingen toch te beschrijven in een inertiaalstelsel. Dan manifesteren er zich echter traagheidseffecten: een traagheids-schijnkracht bij versnelling van de omgeving en een traagheidsweerstand bij daadwerkelijke versnelling van het object ten opzichte van een traagheidsbeweging, die een beweging kan zijn langs een geodeet van de vierdimensionale ruimtetijd. Met zulke effecten wordt in dit geval rekening gehouden door ze als traagheidskrachten in de formules en in de berekening mee te nemen. Anders gezegd: er worden in het rekenmodel van het inertiaalstelsel daar in principe niet in thuis horende krachten ingevoerd, die om deze reden schijnkrachten zijn gaan heten, zoals het corioliseffect en de middelpuntvliedende kracht.^[3]

1. ↑ (en) Rothman, Milton - Discovering the physical laws. definitie inertiaalstelsel info blz. 25-27.
2. ↑ Chabay, Ruth, Sherwood, Bruce (2015). Matter & Interactions Vol 1: Modern Mechanics. Wiley, 34–35. Gearchiveerd op 7 augustus 2023.
3. ↑ (en) Rothman, Milton - Discovering the physical laws. traagheidskracht en schijnkracht info blz. 21-25.