Inertiaalikehys

Inertiaalikehys, eli inertiaalikoordinaatisto, on Newtonin mekaniikan keskeinen käsite. Se on sellainen koordinaatisto, jossa kappale pysyy levossa tai jatkaa tasaista suoraviivaista liikettä, ellei siihen vaikuta ulkoinen voima. Toisin sanoen, inertiaalikehyksessä Newtonin ensimmäinen laki, eli kappaleen liikkeen jatkuvuus ilman ulkoista voimaa, pätee.

Käytännössä täysin inertiaalisen kehyksen löytäminen on mahdotonta, sillä kaikki kappaleet ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja maailmankaikkeuden gravitaatiokenttien vaikutuksen alaisena. Kuitenkin riittävän pienillä etäisyyksillä ja lyhyillä aikaväleillä monet koordinaatistot voidaan approksimoida inertiaalisiksi. Esimerkiksi Maan pinta on hyvä approksimaatio inertiaalikoordinaatistolle monissa arkipäivän tilanteissa.

Inertiaalikehyksen käsite on ratkaiseva fysiikan lakien yhtenäisyyden kannalta. Newtonin lait ovat samassa muodossa kaikissa inertiaalikehyksissä. Tämä tarkoittaa, että jos fysiikan ilmiöitä tutkitaan eri inertiaalikehyksistä käsin, samat luonnonlait pätevät kussakin kehyksessä. Tämä periaate tunnetaan Galilein suhteellisuusperiaatteena klassisessa mekaniikassa.

Sen sijaan kiihtyvissä koordinaatistoissa, jotka eivät ole inertiaalisia, Newtonin ensimmäinen laki ei päde sellaisenaan. Näissä niin kutsutuissa ei-inertiaalisissa kehyksissä joudutaan ottamaan käyttöön näennäisvoimia, kuten Coriolis-voima ja keskipakoisvoima, selittämään kappaleiden havaittua liikettä. Nämä näennäisvoimat eivät ole todellisia vuorovaikutuksia vaan johtuvat havainnoijan kiihtyvästä liikkeestä.