Inertiaalijärjestelmät

Inertiaalijärjestelmät, suomeksi myös hitausjärjestelmät, ovat keskeinen käsite fysiikassa, erityisesti klassisessa mekaniikassa. Inertiaalijärjestelmä on sellainen koordinaatisto, jossa Newtonin ensimmäinen laki, eli hitauslaki, pätee. Tämä tarkoittaa, että vapaana ulkoisista voimista oleva kappale pysyy levossa tai jatkaa tasaisella nopeudella suoraviivaisessa liikkeessä. Toisin sanoen, jos kappaleeseen ei vaikuta mitään voimia, sen liiketila ei muutu inertiaalijärjestelmässä.

Käytännössä täydellistä inertiaalijärjestelmää ei ole olemassa, sillä kaikki kappaleet ovat vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa, ja universumissa on havaittavissa gravitaatiovoimia. Kuitenkin, monissa arkipäivän tilanteissa ja fysiikan laskelmissa voidaan käyttää hyvänä approksimaationa inertiaalijärjestelmää. Tyypillisesti Maan pinta, tarkasti ottaen sen keskipiste, tarjoaa riittävän tarkan inertiaalijärjestelmän moniin Maan päällä tehtäviin mittauksiin ja ilmiöiden selityksiin.

Sen sijaan, jos tarkastellaan ilmiöitä, joissa Maa itse liikkuu merkittävästi, kuten satelliitin kiertorataa tai tähtien liikettä, on tarpeen käyttää muita referenssikehyksiä, jotka ovat paremmin inertiaalisia. Tällöin esimerkiksi aurinkokunnan keskipisteeseen tai kaukaisiin tähtiin perustuvat koordinaatistot voivat toimia parempina inertiaalijärjestelminä.

Yksi keskeinen ero inertiaali- ja ei-inertiaalijärjestelmien välillä on se, että ei-inertiaalijärjestelmässä (kuten pyörivässä karusellissa) kappaleeseen näyttää vaikuttavan voimia, vaikka ulkoisia voimia ei todellisuudessa vaikuttaisikaan. Näitä näennäisvoimia, kuten keskipakoisvoimaa, ei esiinny inertiaalijärjestelmässä. Inertiaalijärjestelmien käsite on välttämätön niin Newtonin lakien kuin myöhemmin myös Albert Einsteinin suhteellisuusteorioiden ymmärtämisessä.