O que é um ...
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O que é um referêncial inercial?
Um referencial é um ponto do espaço a partir do qual se avalia um fenômeno físico. Dizemos que um referencial é inercial sempre que, na ausência de forças resultantes sobre ele, a velocidade é constante. Mas esta velocidade é constante em relação a quê?
Chamamos de partícula livre uma partícula cuja a resultante das forças que age sobre ela é nula. Segundo a primeira lei de Newton, em não havendo força resultante sobre uma partícula, esta partícula deverá manter-se com velocidade constante. Então é um referencial inercial qualquer referencial que encontra-se com velocidade constante com respeito a uma partícula livre.
Mas os senhores poderiam perguntar agora: A partícula livre terá uma velocidade constante em relação a quê?
Quanto Newton propôs este postulado, ele tinha em mente que esta velocidade seria constante em relação àquilo que ele chamou de espaço absoluto. Hoje já não se fala mais em espaço absoluto, mas apenas em espaço relativo; de modo que a física atual não nos dá meios para fugirmos da circularidade do argumento.
Veja o que Einstein e Infeld dizem sobre isto no livro A evolução da física.
— Oue é um sistema inercial?
— É um SC (sistema de coordenadas) no qual as leis da mecânica são válidas. Um corpo sobre o qual não atuem fôrças externas se move uniformemente em tal SC. Esta propriedade no permite, portanto, distinguir um SC inercial de qualquer outro.
— Mas que significa dizer que não há fôrças atuando sôbre um corpo?
— Significa simplismente que um corpo se move uniformemente em um referêncial inercial.
— Poderíamos, aqui levantar uma vez mais a questão: "Que é um sistema inercial?". Mas como há pouco esperança de obtermos uma resposta diferente da que foi dada acima, tentemos obter alguma informação concreta alterando a pergunta:
— Será um SC rigidamente unido à Terra um SC inercial?
— Não, porque as leis da mecânica não são rigorosamente válidas na Terra, por causa de sua rotação. Um SC rigidamente unido ao Sol pode ser, para muitos problemas, considerado um SC inercial, mas quando falamos do Sol girando, novamente entendemos que um SC rigidamente unido a êle não pode ser considerado estritamente inercial.
— Então, que é concretamente, o seu SC inercial? e como deve ser escolhido o seu estado de movimento?
— É meramente um ficção útil e não tenho idéia alguma de como concretizá-la. Se eu pudesse afastar-me de todos os corpos materiais e livrar-me de tôdas as influências externas, o meu SC seria inercial.
— Mas que você quer dizer por um SC livre de tôdas as influências externas?
— Quero dizer que o SC é inercial.
Estamos, uma vez mais, de volta à nossa pergunta inicial!
A nossa entrevista revela uma grande dificuldade em Física clássica. Temos leis, mas não sabemos a que estrutura as referir, e tôda a nossa estrutura física parece estar construída sôbre areia.
Para reconhecermos um referencial inercial basta que localizemos uma partícula livre e, assim, todos aqueles referenciais que se econtram com velocidades constates em relação a esta partícula serão inerciais. A dificuldade concentra-se em identificar esta partícula livre, pois como saberemos se a partícula é realmente livre?
Sabemos que as leis de Newton funcionam em referenciais ditos inerciais, e sabemos que elas são suficientemente boas para descrever fenômenos de curta duração no tempo e espaço em referenciais no planeta Terra. Com efeito, podemos dizer que o Planeta terra é um referencial inercial de boa aproximação para estes problemas.
Ao longo de toda a história da física, temos considerado as estrelas distantes (aquelas cujas distancias entre si são, aqui da terra, aparentemente, constantes) como um referencial inercial de ótima aproximação. Não sabemos exatamente porquê as coisas funcionam assim, mas é assim que elas são.