Πλαίσιο αναφοράς

Η ιδιότητα της αδράνειας σε ένα σώμα είναι η ικανότητά του να παραμένει σε ηρεμία ή σε κίνηση έως ότου ασκηθεί από μια εξωτερική δύναμη. Το αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς το λαμβάνει υπόψη αυτό. Εκτός εάν εκτοπιστεί από μια εξωτερική δύναμη, όλοι όσοι εξετάζονται σε αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς τείνουν να διατηρήσουν τη στάση ανάπαυσης ή κίνησης. Ως αποτέλεσμα, ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς μπορεί να είναι σταθερό ή να κινείται με σταθερή ταχύτητα. Ένα αυτοκίνητο σε στάση ή ένα λεωφορείο που κινείται με σταθερή ταχύτητα είναι παραδείγματα αδρανειακών πλαισίων αναφοράς.

Ο όρος «μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς» αναφέρεται σε ένα πλαίσιο αναφοράς που είναι υπερβολική ταχύτητα. Σε ένα μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς, ένα σώμα δεν φαίνεται να υπακούει στους νόμους της αδράνειας. Σε αυτή την περίπτωση, ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δεν είναι πλέον εφαρμόσιμος. Η επιτάχυνση ενός μη αδρανειακού πλαισίου μετριέται με βάση ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Όταν ένα αυτοκίνητο κινείται με συγκεκριμένη ταχύτητα, για παράδειγμα, λέγεται ότι βρίσκεται σε μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς.

Πλαίσια αναφοράς

Μιλήσαμε για ταχύτητα, επιτάχυνση και μετατόπιση. Ωστόσο, για να μετρηθούν όλες οι προαναφερθείσες μετρήσεις σε ένα σενάριο πραγματικής περίπτωσης χρήσης, όλα αυτά τα στοιχεία απαιτούν ένα πλαίσιο αναφοράς βάσει του οποίου μπορούν να δοκιμαστούν.

Στη φυσική, ένα πλαίσιο αναφοράς αποτελείται από ένα αφηρημένο σύστημα συντεταγμένων και ένα σύνολο φυσικών σημείων αναφοράς που αργότερα ορίζουν το σύστημα συντεταγμένων και τυποποιούν τις μετρήσεις μέσα σε αυτό.

Εξετάστε το ακόλουθο διάγραμμα:

Αν ρωτήσουμε τον Α ποια είναι η ταχύτητα του Β, θα μας πει ότι είναι σε ηρεμία. Αν κάνουμε την ίδια ερώτηση στον Γ, θα μας πει ότι το Β κινείται με ταχύτητα V στη θετική κατεύθυνση Χ. Επομένως, πριν προσδιορίσουμε την ταχύτητα, πρέπει πρώτα να περιγράψουμε σε ποιο πλαίσιο βρισκόμαστε ή, για να το θέσω αλλιώς, πρέπει να δημιουργήσουμε ένα πλαίσιο αναφοράς.

Τα πλαίσια αναφοράς μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες. Ακολουθεί μια λίστα με αυτά:

1.Αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς

Ο όρος «αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς» αναφέρεται σε ένα πλαίσιο αναφοράς στο οποίο ισχύει ο νόμος του Νεύτωνα. Δηλαδή, εάν δεν υπάρχει εξωτερική δύναμη σε ένα αντικείμενο, αυτό θα παραμείνει σε ηρεμία ή θα κινηθεί με σταθερό τρόπο. Αν υποθέσουμε ότι ένα σώμα διατηρείται στην επιφάνεια της γης, είναι σε ηρεμία για ένα άτομο στη γη, αλλά είναι  σε κίνηση για ένα άτομο στο φεγγάρι. Ένα πλαίσιο αναφοράς που θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς αναφέρεται ως αδρανειακό πλαίσιο. Σύμφωνα με έναν ευρύτερο ορισμό, ένα αδρανειακό πλαίσιο βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται με σταθερή ταχύτητα σε σχέση με το φανταστικό μας αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς.

2.Μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς (NIFR)

Ένα μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς είναι αυτό που κινείται πιο γρήγορα από το αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Ο νόμος του Νεύτωνα δεν θα ισχύει σε ορισμένες περιπτώσεις. Ως αποτέλεσμα, εάν η γη είναι ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς, το φεγγάρι είναι ένα μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς επειδή κινείται πιο γρήγορα από τη γη. Ωστόσο, θα χρειαστεί να εφαρμόσουμε κάποιες περίεργες δυνάμεις που ονομάζονται ψευδοδυνάμεις, αν θέλουμε να ισχύει εδώ ο κανόνας του Νεύτωνα.

Ένα πλαίσιο αναφοράς που δεν κινείται ούτε κινείται με σταθερή ταχύτητα αναφέρεται ως «αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς». Ένα μη αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς είναι αυτό που πάντα επιταχύνεται ή κινείται σε κυκλική διαδρομή.

Καθώς θεωρούμε  ότι οι εξισώσεις του Νεύτωνα ισχύουν σε αυτό το πλαίσιο όταν ο θεατής βρίσκεται στο διάστημα, ένα πλαίσιο αναφοράς που συνδέεται με τη γη είναι σίγουρα ένα αδρανειακό πλαίσιο –

1. Εξ ορισμού, είναι ένα αδρανειακό πλαίσιο.
2. Όπως γνωρίζουμε ότι η γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο, δεν μπορεί να είναι αδρανειακό πλαίσιο.
3. Είναι ένα αδρανειακό πλαίσιο επειδή ισχύουν οι νόμοι του Νεύτωνα.
4. Αυτή η γη δεν μπορεί να είναι αδρανειακό πλαίσιο επειδή περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της.

Συμπέρασμα 

Ένα πλαίσιο αναφοράς είναι μια συλλογή συντεταγμένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των θέσεων και των ταχυτήτων των αντικειμένων μέσα σε αυτό. διαφορετικά πλαίσια αναφοράς κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο. Αυτό δείχνει ότι μπορούμε να λύσουμε ζητήματα σε οποιοδήποτε πλαίσιο αναφοράς και να έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα. Το πλαίσιο αναφοράς είναι χρήσιμο επειδή μας επιτρέπει να λαμβάνουμε ένα ευρύ φάσμα πληροφοριών και να το ερμηνεύουμε σύμφωνα με τις προηγούμενες εμπειρίες και τα ιδανικά μας. Στην πραγματικότητα, το Πλαίσιο Αναφοράς ενός ατόμου βοηθά στη σταθερότητα της ζωής και στην ταχύτητα λήψης αποφάσεων.