Introdução à física/Dinâmica/Referencial não-inercial

Há diferenças entre as forças exercidas por uma criança que brinca com ioiô (como na imagem) e uma criança que corre com este.

Criança brincando na ruas de Berlim de ioiô

Ioiô parado na mão da criança

Criança correndo com ioiô

Se analisarmos a situação da criança correndo em relação ao chão (Terra), não há qualquer problema na compreensão das forças. Entretanto, este fato é verdadeiro em relação à menina?

Nesta situação, teremos um problema, pois se um está em repouso em relação ao outro, como existe uma força resultante horizontal que gera uma aceleração nesse eixo? O problema está no referencial. As leis de Newton funcionam perfeitamente no referencial inercial. No entanto, se adotarmos um em movimento, deve-se utilizar o princípio da equivalência de Einstein.

Princípio da equivalência

Uma ferramenta utilizada para resolver esse problema foi elaborada por Einstein. Ela estabelece uma comparação entre forças. Por exemplo, se uma pessoa de massa 80 quilogramas estiver em um elevador acelerado para baixo com aceleração de 20 m/s², exerceremos 1600 newtons de força contra o elevador, e este retornará a força em igual intensidade. Podemos equivaler este sistema aum planeta em que a gravidade é o dobro da terrestre (20 m/s²). Uma pessoa de 80 quilogramas, fará uma força também de 1600 N (igual ao sistema anterior).

Outro exemplo é se esse elevador fosse levado ao espaço. Se na Terra o elevador estivesse com aceleração para cima de 5 m/s² para existir uma força peso de igual módulo, bastaria deslocar com a mesma aceleração (impondo uma força que respeitasse a segunda lei de Newton).

As aplicações mais práticas dessa ideia serão vistas posteriormente.