¿Cuál es la diferencia entre los marcos de referencia inerciales y no inerciales?

El marco de referencia inercial es el marco de referencia en el que la primera ley de Newton sigue siendo verdadera.

Digamos que alguien conduce un automóvil y usted es el pasajero. Desde su punto de vista en el vehículo, usted y el conductor del automóvil están sentados quietos. Sin embargo, para un transeúnte parado fuera del vehículo, usted y el conductor parecen estar en movimiento. Podemos llamar a estos dos puntos de vista dos marcos de referencia diferentes. En física, clasificamos los marcos de referencia por dos tipos principales: inerciales y no inerciales.

La inercia es la propiedad de la materia en la que un objeto que está en reposo quiere permanecer en reposo, y un objeto que está en movimiento quiere permanecer en línea recta a menos que otra fuerza actúe sobre él. Del mismo modo, un marco de referencia inercial es un marco de referencia en el que un objeto permanece en reposo o a una velocidad constante a menos que otra fuerza actúe sobre él.

Cuando un cuerpo no parece estar actuando de acuerdo con la inercia, está en un marco de referencia no inercial. En otras palabras, un marco de referencia no inercial es un marco de referencia que está experimentando aceleración con respecto a un marco inercial.

Continuemos con el ejemplo anterior. Imaginemos que el automóvil con usted y el conductor es una limusina y el camino es muy suave, por lo que no tiene forma de saber si el automóvil está en movimiento o estacionario. De hecho, para usted, lo único que importa es que ambos estén sentados en el automóvil. El espectador fuera del vehículo siempre estará en un marco de referencia inercial ya que está parado, es decir, en reposo. Para usted, depende del movimiento del vehículo. Supongamos que el vehículo se mueve en línea recta. Si el vehículo no está acelerando, usted y el conductor también se encuentran en un marco de referencia inercial. Esto se debe a que ninguna aceleración significa que su velocidad es constante. Si el vehículo comienza a acelerar, usted y el conductor están ahora en un marco de referencia no inercial.

¡Espero eso ayude!

Decir que los marcos inerciales son aquellos que son inerciales en relación con otros marcos inerciales no responde la pregunta.

Aquí hay una forma mucho más simple de entenderlo: la velocidad es relativa, pero la aceleración es absoluta.

Supongamos que estoy sentado en un tren que se mueve a una velocidad constante de 60 millas por hora, miro por la ventana y veo a un tipo parado delante del tren. Me ve acercándose a él a 60 mph, pero también lo veo acercándose a mí a 60 millas por hora. ¿Cuál de nosotros es “verdaderamente estacionario” y cuál de nosotros “realmente se mueve”? Tu instinto puede ser pensar que el hombre que está parado en el suelo está parado, pero recuerda que está parado en la tierra, que está girando sobre su propio eje y al mismo tiempo gira alrededor del sol. Pero el sol tampoco es estacionario porque está interactuando gravitacionalmente con * otros * planetas y estrellas dentro de la galaxia de la Vía Láctea. Pero la galaxia de la Vía Láctea tampoco es estacionaria, porque interactúa gravitacionalmente con otras * otras * galaxias. Y esta lógica puede continuar para siempre … La relatividad aborda este problema diciendo que, de hecho, NO HAY TAL COSA como descanso absoluto, es decir, no existe un “marco de referencia universalmente estacionario” contra el cual se miden todos los demás marcos de referencia. Entonces, si no hay tal cosa como descanso universal, entonces tampoco hay tal cosa como velocidad universal … solo velocidades relativas. Lo único relevante físicamente es que la velocidad relativa entre el otro y yo es de 60 mph. Ninguno de nosotros es más o menos estacionario que el otro.

La aceleración, por otro lado, es absoluta. Si está en un marco de referencia de aceleración (o técnicamente, no inercial), entonces “sentirá” la aceleración cuando cierre los ojos. Los ejemplos serían simplemente sentarse en una silla (“siente” su propio peso), sentarse en un automóvil que acelera (siente su propio peso y la aceleración del automóvil), dar vueltas en círculos (aceleración centrípeta que lo hace sentir un “fuerza centrífuga”), etc.

Si estás en un campo gravitacional (como en la Tierra o cerca de ella), la única forma de “no sentir aceleración” es en caída libre. A pesar de que estás acelerando hacia la Tierra, solo “sientes” la aceleración / fuerza de gravedad real si realmente estás parado / sentado / acostado en el suelo, ya que el suelo te aplicaría una fuerza (llamada fuerza normal ) que es opuesto en dirección e igual en magnitud a la fuerza de su peso.

Entonces, desde un punto de vista intuitivo, un marco inercial es aquel en el que puede cerrar los ojos y no sentir ninguna fuerza (o, de manera equivalente, aceleración). En otras palabras, un marco inercial es aquel en el que te sientes ingrávido . En un campo gravitacional, el marco inercial (local) es de caída libre. En ausencia de un campo gravitacional, el marco inercial es simplemente “estacionario” o de velocidad constante.

¿Qué quiero decir con marcos “locales”? En realidad, el campo gravitacional debido a un objeto masivo no es constante en todo el espacio. Por ejemplo, el campo alrededor de una masa esférica disminuye por el cuadrado de la distancia desde su centro. Esto significa que si salto en paracaídas con un amigo y saltamos del avión en el mismo lugar, luego, descuidando la fricción del aire, nos moveremos a una velocidad constante entre nosotros a medida que nos precipitamos hacia la Tierra (si saltamos hacia la Tierra) Al mismo tiempo, nuestra velocidad relativa será cero). Sin embargo, si mi amigo salta de un avión a una altitud más alta que yo (y, por lo tanto, en una región donde la aceleración debido a la gravedad es ligeramente más baja), aceleraría hacia la Tierra un poco más rápido que él. Esto significa que ya no estaríamos cayendo a una velocidad constante entre nosotros, lo que a su vez significa que no somos inerciales entre nosotros, a pesar del hecho de que cada uno de nosotros está en nuestros propios marcos de inercia “locales”.

Entonces, en general, dos marcos inerciales son solo inerciales uno con respecto al otro si están ubicados en regiones con campos gravitacionales iguales.

Un marco de referencia es un espacio en el que estamos haciendo observaciones y midiendo cantidades físicas.

Hay dos tipos de marcos de referencia: el marco de referencia inercial y el marco de referencia no inercial.

  • Los marcos de referencia inerciales son marcos de referencia en los que la primera ley de movimiento de Newton tiene, es decir, un objeto en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento a menos que actúe por una fuerza neta. Un marco de referencia inercial está en reposo o se mueve con una velocidad constante.
  • Un marco de referencia no inercial es un marco de referencia que está acelerando, ya sea de forma lineal o girando alrededor de algún eje.

Ejemplos: etiquetar el tipo de marcos de referencia:

  1. Un tren que se mueve con velocidad constante. (Inercial)
  2. Un tiovivo giratorio. (No inercial)
  3. Un auto que gira con velocidad constante (no inercial)
  4. La Tierra giratoria (no inercial)

Leer artículo completo: Marco de referencia y principio de relatividad

Para estudiar el movimiento de un cuerpo, necesitamos un punto de referencia, que a su vez puede estar en reposo o en movimiento (NO HAY OBJETO EN REPOSO ABSOLUTO O MOVIMIENTO ABSOLUTO). Este punto de referencia generalmente se toma como el origen de un SISTEMA DE COORDINACIÓN CARTESIANA elegido adecuadamente. Cuando se tiene en cuenta el momento de ocurrencia de un evento, el marco de referencia se conoce como MARCO ESPACIO-TIEMPO. Ahora vamos al punto: tomemos un ejemplo simple para demostrar la diferencia.
Está sentado cómodamente en su automóvil estacionado en el camino de entrada, obviamente el automóvil está en reposo. Por ahora, puede explicar su estado de equilibrio utilizando las LEYES DE MOVIMIENTO DE NEWTON. Ahora se siente un poco aburrido y desea ir a conducir rápidamente. Durante los primeros 15 minutos, su automóvil se ha estado moviendo por la carretera con VELOCIDAD UNIFORME. Aún puede explicar su estado de equilibrio de acuerdo con las mismas leyes .Ahora quieres acelerar un poco tu auto, así que enciendes el acelerador. Mientras su automóvil ACELERA, se encuentra presionado contra el asiento, pero técnicamente todavía está en equilibrio. Una fuerza excedente lo mantiene en EQUILIBRIO, que no puede ser explicado solo por las LEYES DE NEWTON en este caso.
Cuando el automóvil estaba en DESCANSO, y cuando avanzaba con VELOCIDAD UNIFORME, en realidad estábamos hablando de MARCOS DE REFERENCIA INERCIALES. Por lo tanto, un MARCO DE REFERENCIA INERCIAL se define como que posee VELOCIDAD CERO o ACELERACIÓN CERO. Las LEYES DE MOVIMIENTO son aplicables en dicho marco.
El tercer caso ilustraba un MARCO DE REFERENCIA NO INERCIAL, caracterizado por una ACELERACIÓN LINEAL UNIFORME. No todas las LEYES DE MOVIMIENTO son válidas para tales marcos de referencia.
Espero que la distinción sea clara ahora.

(Estoy decepcionado, bueno, con las respuestas de todos).

La diferencia entre los marcos de referencia inerciales y no inerciales:

Primero, los marcos de referencia no inerciales son REALES. Los marcos de referencia inerciales no existen.

(Si solo quiere saltar hasta el final, consulte los dos satélites en órbita alrededor de la Tierra que se aceleran cuando se acercan a regiones de masa terrestre más pesada. Los científicos afirman que el satélite en el frente se acelera antes que el que lo sigue a medida que se acercan regiones que contienen mayores cantidades de agua subterránea que las regiones detrás de los dos satélites. Eso sería una verificación de que incluso en órbita, que es mucho más alta que los viajes de aviones comerciales, no existen marcos de referencia inerciales).

Todo, desde un átomo, usted, su computadora, la Tierra, el Sol y el Universo, es un marco de referencia no inercial. Los átomos cambian constantemente y nuestros cuerpos, ugh, ni siquiera quiero hablar de eso. Incluso si estás sentado en tu silla, sin moverte, sigue siendo un marco no inercial.

Los marcos de referencia inerciales solo se hipotetizaron para que los matemáticos de la década de 1700 pudieran simplificar los cálculos en una región / integral muy pequeña. Incluso siempre notaron que sus supuestos de entradas fijas (como la gravedad) eran para simplificar, y nunca deberían considerarse estáticos.

Finalmente, he visto varios documentos técnicos publicados por la NASA y la FAA, en sus sitios web, que incluso incluyen anotaciones que indican que, para simplificar, sus modelos asumen un “modelo de Tierra plana” (no, yo no soy una Tierra plana).

¿Qué diablos les pasó a los matemáticos y físicos?

(Tenga en cuenta que, en su defensa, los economistas y contadores también apestan).

En términos más simples, un marco de referencia es un objeto, sistema o entorno en relación con el cual se miden las propiedades de otros objetos.

Un marco inercial es uno que es estático o se mueve a una velocidad constante con respecto a (relativamente a) todos los demás marcos de referencia inerciales.

Un marco de referencia que está acelerando con otros marcos inerciales es un marco de referencia no inercial.

Hay explicaciones más precisas, largas y complejas que puedes encontrar en la red.

Gracias por el a2a.

Un marco es un conjunto hipotético de dispositivos de medición infinitesimales dispuestos en una red rectangular (es decir, el marco) que permanecen a una distancia constante de los dispositivos adyacentes. Todos los marcos se definen de esta manera.

Un marco inercial es un marco donde la fuerza mecánica total que actúa sobre cada dispositivo de medición es un vector cero. Un marco no inercial es un marco donde la fuerza mecánica total en la mayoría de esos dispositivos de medición es un vector distinto de cero.

Una fuerza mecánica es una interacción entre dos cuerpos que preserva la suma de momentos inicialmente sostenidos por los dos cuerpos. Hay dos corolarios de esta definición. en un marco inercial, el momento angular total en el marco siempre se conserva (es decir, constante en el tiempo). Por el contrario, un marco no inercial es aquel en el que la fuerza entre dos cuerpos que interactúan a veces cambia el impulso total.

Los marcos inerciales son aquellos en los que hay movimiento constante y rectilíneo. Ex–> dos carros con velocidad constante, ya sea uno de los carros o el suelo es un marco inercial.
Mientras que en un marco no inercial siempre habrá una fuerza, es decir, es un marco acelerado. Ex—> la pelota lanzada hacia el suelo nunca cae recta. Tienes que agregar una fuerza ficticia en el marco que gira con la tierra para hacer que la trayectoria sea recta.

Ejemplo uno
Vuela tu nave espacial, lejos de cualquier galaxia u otra gran masa. Ahora apague el motor para que no pueda cambiar la velocidad o la dirección .–> Ahora está en un marco de inercia.
Encienda sus motores nuevamente y comience a cambiar su velocidad o dirección .–> Ahora está en un marco no inercial.

Ejemplo dos
Párate al borde de un acantilado .–> Ahora estás en un marco no inercial.
Salta desde el acantilado hacia la caída libre .–> Ahora estás en un marco inercial.

Todas las respuestas son buenas, pero hacen algunas suposiciones no declaradas. En primer lugar, el término “marco de referencia” tiene un significado muy específico en física, donde el término “marco de referencia inercial” y el marco de referencia no inercial tienen significado. Por lo tanto, la noción psicológica general de un marco de referencia como una forma de establecer algunas cosas como fondo y otras como primer plano no es relevante.

La discusión de los marcos de referencia inerciales es lo que nos permite ajustar las leyes de movimientos de Newton dentro del contexto más amplio de la Relatividad General (GR) de Einstien.

En un marco de referencia inercial, la primera ley de Newton (sobre los objetos que permanecen en reposo o continúan moviéndose a velocidad y dirección constantes a menos que una fuerza actúe sobre ellos) es verdadera. (Gracias, Sarang)

Las leyes de Newton funcionan lo suficientemente bien a menos que los objetos se muevan cerca de la velocidad de la luz. Si los objetos se acercan a la velocidad de la luz, entonces las cosas se comportan de manera diferente. Estas diferencias se resuelven mediante la Teoría especial de la relatividad de Einstein.

Todo el movimiento en dos marcos de referencia inerciales diferentes se puede resolver en relación uno con el otro utilizando la Teoría especial de la relatividad de Einstein. Eso se ocupa de la velocidad (velocidad). Desde la perspectiva de dos marcos de referencia inerciales diferentes, no habrá acuerdo sobre qué tan rápido se mueve cada elemento, o qué tan rápido se mueve el tiempo, o cuál es la distancia entre dos puntos. Pero dentro de cada marco de referencia, las leyes de Newton funcionan y las leyes del movimiento son consistentes, y las ecuaciones de Einstein de la Relatividad Especial resuelven las rarezas que ocurren cerca de la velocidad de la luz.

Aquí hay una nota al margen, pero esencial para dar sentido a los ejemplos en otras publicaciones. Cualquier referencia a personas paradas en la Tierra vs. trenes en movimiento se refiere al movimiento horizontal, por lo que la gravedad es irrelevante para las matemáticas involucradas en esos ejemplos. Técnicamente, debido a la gravedad, el tren y la plataforma del tren no son marcos de referencia inerciales. Pero a los efectos de cualquier cosa relacionada con la velocidad del tren y las personas en el tren o en la plataforma, son marcos de referencia inerciales. Abordamos el movimiento horizontal e ignoramos la gravedad.

Pero Einstein no podía ignorar la gravedad y la aceleración. Entonces pasó a crear la Teoría General de la Relatividad (GR). Ahí es donde entran en juego los marcos de referencia no inerciales.

En GR, un marco de referencia inercial es donde los cuerpos dentro de él no experimentan ninguna fuerza o aceleración. Pero no asume lo que está sucediendo. Imagínese en una caja como un ascensor. Estás experimentando la caída libre. Pero no lo sabe y, matemáticamente, no hay diferencia, ya sea que esté en un planeta y en caída libre hasta que se estrelle, o esté orbitando un planeta, o esté muy, muy lejos de cualquier cosa, entre Las galaxias.

La matemática de la relatividad general le permite aceptar cualquier punto en el universo como punto fijo, ya sea en un marco de referencia inercial (experimentando caída libre) o en un marco de referencia no inercial (experimentando gravedad o aceleración, sin saber o importa qué, matemáticamente), como el punto quieto, y luego resuelve la posición, la aceleración y la fuerza de todos los demás objetos del universo en relación con ese punto.

Aparte de las matemáticas, tiene mucho más sentido reconocer que estamos sentados en un planeta girando experimentando gravedad y dinámica de rotación, pero, en matemáticas, todo es lo mismo.

Gracias por el a2a

En la relatividad especial, cualquier marco de referencia que se mueva con una velocidad constante con respecto a otro marco inercial es un marco inercial. No hay forma de distinguir uno de otro.

Si el marco está acelerando, existe una aceleración o ‘fuerza’ en el marco de referencia. La fuerza del coro, que hace que los ciclones giren en sentido horario en el sur y en sentido antihorario en el norte, se debe a que el marco de referencia se acelera.

En el marco de referencia inercial se puede aplicar la ley de Newton, pero en el marco de referencia no inercial no se puede aplicar la ley de Newton. Por ejemplo, considere dos hombres. Uno está de pie en el suelo y otro está en el ascensor. El elevador se está moviendo hacia abajo. Considere un cuerpo que cuelga dentro del elevador por una tensión que está en reposo. La fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es cero. “La primera ley de Newton establece que un cuerpo está en reposo o se mueve de manera uniforme a menos o hasta que sea forzado por una fuerza externa”. Según el segundo hombre, está en reposo porque el segundo hombre y el cuerpo están en un marco de referencia inercial. Pero según el primer hombre, el cuerpo se mueve hacia abajo. No hay fuerza externa aplicada sobre el cuerpo, sino que se mueve hacia abajo según el primer hombre. ¿Qué no obedece la primera ley de Newton? ¿Hay alguna aplicación de Newton? No, porque el marco de referencia del hombre y el cuerpo no es inercial.

Un marco de referencia es un punto con respecto al cual se deciden todas las direcciones y magnitudes de los vectores. Un marco de referencia inercial es un punto en el que no actúa ninguna fuerza, o la suma vectorial de todas las fuerzas es cero. Entonces, como el marco de referencia no tiene una fuerza desequilibrada que actúe sobre él, no habrá cambios en las ecuaciones de equilibrio si hubiera habido algún otro marco de referencia inercial. Sin embargo, el marco de referencia no inercial tiene una fuerza desequilibrada que actúa sobre él. Entonces, esta fuerza afectaría las ecuaciones de equilibrio de fuerzas.

Un marco inercial es aquel en el que la Primera Ley de Newton es válida. Si prepara un sistema que no experimenta fuerza neta, viajará a una velocidad constante.

Si observa que un objeto que no interactúa NO viaja a una velocidad constante (p. Ej., El efecto Coriolis), por lo que parece que se viola la primera ley de Newton, eso es evidencia de que está observando desde un marco no inercial.

Un marco inercial es aquel que sigue un camino libre de fuerza a través del espacio-tiempo. En la teoría de la relatividad, este es un camino geodésico, uno que es extremo. Debido al signo negativo en la firma métrica (+ – – -), la ruta extrema es la más larga (mayor duración) en tiempo de espacio, en lugar de la más corta como en el espacio euclidiano.

El nombre “marco inercial” proviene de la Ley de Inercia, también llamada la Primera Ley del movimiento de Newton: cualquier cuerpo en reposo o en línea recta con velocidad uniforme continuará en reposo o se moverá en la misma línea recta con velocidad uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre ella.

Por lo tanto, cualquier marco de referencia en el que esta ley sea válida se dice que es un marco de referencia inercial.

El marco inercial para los cuerpos es una referencia de tiempo con cada movimiento con un movimiento constante entre sí.
Si bien el marco de referencia de tiempo no inercial es para 2 cuerpos con movimiento acelerado o movimiento ratatorio entre sí
Ex inercial, pasajero en un automóvil de movimiento constante
Ex no inercial, el pasajero en un automóvil aplica los frenos

Un marco inercial es un marco de referencia que no es acelerador y un marco no inercial es un marco de referencia acelerado.

Los experimentos realizados en el siguiente video brindarán una mejor comprensión del marco de referencias.

Marcos de referencia (1960) Película educativa

Otra forma de decirlo es que el marco inercial es aquel que necesita la menor cantidad de información para calcular cualquier resultado. Por ejemplo, en un automóvil que se mueve con una velocidad uniforme, y en un automóvil en reposo, el tiempo que tarda, digamos una pelota, en moverse de A a B será el mismo. Sin embargo, en un automóvil que acelera, necesitamos saber la aceleración para hacer cualquier cálculo. Por lo tanto, los primeros 2 son inerciales, porque no necesitamos ninguna información, mientras que el segundo no es inercial.

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