Sistema di riferimento inerziale

Un sistema di riferimento viene detto inerziale quando una massa che si trova inizialmente a riposo rispetto a quel sistema vi permane, oppure, se inizialmente si muove di moto rettilineo uniforme rispetto a quel sistema, continua in quello stato di moto senza variare nè il modulo nè la direzione della sua velocità.

La definizione equivale a dire che in un riferimento inerziale vale la legge d'inerzia.

Da questa definizione è evidente che ogni altro riferimento in moto rettilineo uniforme rispetto a un dato riferimento inerziale è anch'esso inerziale.

I sistemi di riferimento inerziali sono indistinguibili fra loro e sono equivalenti per descrivere i fenomeni fisici (principio di relatività).

Il concetto di inerzia assoluta, di un riferimento privilegiato in quiete rispetto a tutti gli altri, è sorpassata; l'idea che esiste solo il moto relativo era già stata sostenuta da Galileo.

Einstein eleva al rango di riferimenti inerziali anche i riferimenti in volo libero. A dirla tutta sono questi i veri sistemi di riferimento inerziali.

Infatti il suo principio di equivalenza sostiene che è impossibile distinguere un'accelerazione da un campo gravitazionale; pertanto si può considerare un campo gravitazionale come l'effetto di una forza apparente. Secondo questa visione un pianeta isolato nello spazio profondo, privo di rotazione e di interazione gravitazionale con altri corpi del cosmo, NON è un riferimento inerziale.

Il seguente filmato mostra alcuni astronauti della Stazione Spaziale Internazionale impegnati a dimostrare la validità dei principi della dinamica in un sistema di riferimento orbitante, ovvero in volo libero. In particolare si noti la fedele tenuta del principio d'inerzia.

Ai riferimenti inerziali si contrappongono i sistemi di riferimento non inerziali. Questi sono accelerati e le leggi fisiche si presentano in modo diverso, giacchè sono presenti in essi delle forze apparenti.

Bellissimo film didattico a base di esperimenti chiari e intriganti.

1. Perchè un riferimento in moto circolare uniforme non è inerziale? Quali forze apparenti vi si riscontrano?
2. La Terra è un riferimento inerziale? Motiva bene la risposta.
3. Un ascensore in caduta libera è un riferimento inerziale?
4. La stazione spaziale ISS è un riferimento inerziale?
5. Una sonda spaziale compie un fly-by (sorvolo ravvicinato ad alta velocità) su Giove, senza entrare nella sua atmosfera. Durante il passaggio la sonda è un riferimento inerziale?