Inerciální a neinerciální vztažné soustavy

Nápověda k řešení úloh

Při procvičování učiva o inerciálních a neinerciálních soustavách je dobré si uvědomit tyto skutečnosti:

• Každý pohyb lze vysvětlit pomocí soustavy inerciální i neinerciální. Někdy je jednodušší použití soustavy inerciální, jindy je vhodnější soustava neinerciální.
• Síly elektromagnetická a gravitační (případně silné a slabé jaderné) jsou nezávislé na typu soustavy. Působí úplně stejně v soustavě inerciální i neinerciální.
• Síly neinerciální (setrvačná, odstředivá a Coriolisova) působí pouze v soustavách neinerciálních. V inerciálních soustavách tyto síly nepůsobí, a proto je nemůžeme používat pro vysvětlování pohybů.
• Síly neinerciální (setrvačná, odstředivá a Coriolisova) působí v neinerciálních soustavách způsobem popsaným v teorii vždy! Nelze je tedy zavádět či vynechávat podle toho, jak se nám to hodí.

U první otázky, kde rozhodujete, zda jde o soustavu inerciální či neinerciální si uvědomte, že soustavu pevně spojenou se Zemí lze v drtivé většině případů považovat za inerciální. Každá soustava, která se vůči této soustavě otáčí nebo se pohybuje se zrychlením (tj. zrychluje, zpomaluje, pohybuje se po křivce) je neinerciální.

U druhé otázky určujete působící síly. Gravitační resp. tíhová síla působí stejně v inerciální i neinerciální soustavě. Totéž platí pro síly elektromagnetické povahy. Ty souvisí s vazbami mezi předměty (například při jejich upevnění). Naopak setrvačná, odstředivá a Coriolisova síla se mohou objevit jen v neinerciální soustavě. Setrvačná síla působí právě tehdy, když se soustava pohybuje se zrychlením (vůči nějaké inerciální soustavě). Odstředivá síla působí, pokud se soustava otáčí. Coriolisova působí, pokud se soustava otáčí, ale pouze na předměty, které se v této soustavění pohybují.

Třetí otázka těsně souvisí s předchozí a s platností druhého Newtnova zákona. Těleso se pohybuje zrychleně (resp. zpomaleně) právě tehdy, když na něj působí nenulová výsledná síla, která takovou změnu pohybu způsobuje. Těleso se pohybuje po křivce právě tehdy, když na něj působí síla mířící do středu zatáčení, která způsobuje změnu směru rychlosti tělesa. Těleso je v klidu nebo v pohybu rovnoměrném přímočarém právě tehdy, když na něj žádná síla nepůsobí nebo když se působící síly vzájemně ruší.

Obsah

Na úvod trochu teorie
Příklady
Nápověda k řešení úloh

Úlohy:
Brzdící vagón
úlohy:  I.   II.   III.   IV. 
Rozjíždějící se vagón
úlohy:  V.   VI.   VII.   VIII. 
Zatáčející vagón
úlohy:  IX.   X.   XI.   XII. 
Družice na oběžné dráze
úlohy:  XIII.   XIV. 
Beztížný stav v kosmické lodi
úlohy:  XV.   XVI. 
Střelba na otáčejícím se disku
úlohy:  XVII.   XVIII. 
Kolotoč a jeho okolí
úlohy:  XIX.   XX.