Un marco de referencia no inercial (NRS) es un marco de referencia que se mueve con aceleración en relación con el inercial [1] . Los NSO más simples son sistemas que se mueven con movimiento rectilíneo acelerado y sistemas giratorios. Las opciones más complejas son combinaciones de las dos nombradas.
La segunda ley de Newton está formulada para sistemas inerciales. Para que la ecuación de movimiento de un punto material en un marco de referencia no inercial coincida en forma con la ecuación de la segunda ley de Newton, además de las fuerzas "ordinarias" que actúan en marcos inerciales, se introducen fuerzas inerciales ( más precisamente, las fuerzas de inercia de Euler ) [2] [3] .
Dado que en principio no pueden existir sistemas cerrados de cuerpos en NSO (las fuerzas aceleradoras son siempre fuerzas externas para cualquier cuerpo del sistema), en ellas no se cumplen las leyes de conservación del momento, momento angular y energía [4] .
La mecánica clásica postula los siguientes dos principios:
Estos dos principios hacen posible escribir la ecuación de movimiento de un punto material con respecto a cualquier marco de referencia no inercial en el que no se cumple la primera ley de Newton .
La ecuación de movimiento de un punto material en un marco de referencia no inercial se puede representar como [5] :
,o ampliado:
,donde es la masa del cuerpo, es la aceleración y la velocidad del cuerpo en relación con el marco de referencia no inercial, es la suma de todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo, es la aceleración portátil del cuerpo, es el Coriolis aceleración del cuerpo, es la velocidad angular del movimiento de rotación del marco de referencia no inercial alrededor del eje instantáneo que pasa por el origen de coordenadas, - la velocidad del movimiento del origen de coordenadas de un marco de referencia no inercial relativo a cualquier marco de referencia inercial.
Esta ecuación se puede escribir en la forma familiar de la segunda ley de Newton introduciendo las fuerzas de inercia :
En marcos de referencia no inerciales, surgen fuerzas de inercia. La aparición de estas fuerzas es un signo de sistema de referencia no inercial [6] .
De acuerdo con el principio de equivalencia de las fuerzas de gravedad e inercia , es imposible distinguir localmente qué fuerza actúa sobre un cuerpo dado: la fuerza de gravedad o la fuerza de inercia . Al mismo tiempo, debido a la curvatura del espacio-tiempo en su región finita, es imposible eliminar las fuerzas de marea de la gravedad cambiando a cualquier sistema de referencia (ver desviación geodésica ). En este sentido, no existen marcos de referencia inerciales globales e incluso finitos en la teoría de la relatividad general, es decir, todos los marcos de referencia son no inerciales.
En 1976, William Unruh , utilizando los métodos de la teoría cuántica de campos, demostró que en marcos de referencia no inerciales, la radiación térmica surge con una temperatura igual a
,donde es la aceleración del marco de referencia [7] . El efecto Unruh está ausente en los marcos de referencia inerciales ( ). El efecto Unruh también conduce al hecho de que en los marcos de referencia no inerciales, los protones adquieren una vida finita : se abre la posibilidad de que su beta inversa se desintegre en un neutrón, un positrón y un neutrino [8] [9] [10] . Al mismo tiempo, esta radiación Unruh tiene propiedades que no coinciden del todo con la radiación térmica ordinaria, por ejemplo, un sistema detector mecánico cuántico acelerado no necesariamente se comporta de la misma manera que lo hace en un baño termal [11] .
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