Inertiaalikehyksiä

Inertiaalikehyksiä ovat sellaisia koordinaatistoja, joissa Newtonin ensimmäinen laki, eli inertiaalilaki, pätee. Tämä laki sanoo, että kappale pysyy levossa tai jatkaa tasaisella nopeudella suoraviivaista liikettä, ellei siihen vaikuta ulkoinen voima. Toisin sanoen, inertiaalikehyksessä vapaakappaleen kiihtyvyys on nolla, jos ja vain jos siihen vaikuttava kokonaisvoima on nolla.

Käytännössä täydellistä inertiaalikehystä ei ole olemassa, koska kaikki havaintoihin perustuvat koordinaatistot ovat jossain määrin kiihtyviä. Tähtitieteellisessä kontekstissa esimerkiksi Aurinkoa keskipisteenään pitävä kehys on usein riittävän hyvä approksimaatio inertiaalikehykseksi monissa laskelmissa. Maan päällä oleva koordinaatisto ei ole tarkka inertiaalikehys, koska Maa pyörii akselinsa ympäri ja kiertää Aurinkoa. Nämä liikkeet aiheuttavat näennäisvoimia, kuten Coriolis-voiman, jotka vaikuttavat kappaleisiin.

Inertiaalikehysten käsite on keskeinen klassisessa mekaniikassa ja erityisesti Albert Einsteinin suppeassa suhteellisuusteoriassa. Suppeassa suhteellisuusteoriassa kaikki inertiaalikehykset ovat fysikaalisesti samanarvoisia, mikä tarkoittaa, että fysiikan lait ovat samat kaikissa inertiaalikehyksissä. Tämä periaate on perustavanlaatuinen fysiikan ymmärtämiselle ja sille, miten liikettä ja voimia kuvataan. Newtonin lait ovat yksinkertaisimmillaan juuri inertiaalikehyksissä.