Hitausjärjestelmiä

Hitausjärjestelmiä, eli inertiajärjestelmiä, ovat fysikaalisia viitekehyksiä, joissa Newtonin ensimmäinen laki, inertiailmiö, pätee. Tämä tarkoittaa, että jos kappaleeseen ei vaikuta ulkoisia voimia, se pysyy levossa tai jatkaa tasaista, suoraviivaista liikettä. Toisin sanoen, hiukkasen liiketilan muutos vaatii aina voimaa. Hitausjärjestelmä on siis sellainen, jossa kappaleen kiihtyvyys on suoraan verrannollinen siihen vaikuttavaan kokonaisvoimaan ja kääntäen verrannollinen sen massaan, kuten Newtonin toinen laki (F=ma) määrittelee.

Maallikon näkökulmasta arkielämässämme tavanomaiset viitekehykset, kuten seisova maa tai tasaisesti liikkuva auto, voidaan usein approksimoida hitausjärjestelmiksi. Todellisuudessa jokainen viitekehys, joka ei ole kiihtyvässä liikkeessä, on hitausjärjestelmä. Tähtitieteessä tarkimmat hitausjärjestelmät liittyvät aurinkokunnan ulkopuolisiin kohteisiin, koska ne ovat etäällä Maan pyörimisestä ja kiertämisestä aiheutuvista kiihtyvyyksistä.

Kiihtyvässä tai pyörivässä viitekehyksessä, kuten esimerkiksi karusellissa, inertiailmiö ei päde samalla tavalla. Näissä niin kutsutuissa epähiusjärjestelmissä havaittavien liikkeiden selittämiseksi tarvitaan näennäisvoimia, kuten keskipakoisvoimaa tai Coriolis-voimaa. Nämä näennäisvoimat eivät ole todellisia vuorovaikutuksia, vaan ne ovat seurausta itse viitekehyksen kiihtyvyydestä. Hitausjärjestelmien käsite on perustavanlaatuinen klassisessa mekaniikassa ja myös Albert Einsteinin erityisessä suhteellisuusteoriassa, jossa sen merkitys korostuu edelleen.