Ist die Erde ein Trägheitsbezugssystem?

Die Erdoberfläche ist streng genommen kein inertialer Bezugsrahmen. Relativ zur Erdoberfläche ruhende Objekte unterliegen tatsächlich einer Reihe von Trägheitseffekten, wie den fiktiven Kräften (Coriolis, Zentrifugalkraft usw.) aufgrund der Erdrotation, Präzession und anderer Arten von Beschleunigung.

Wenn wir jedoch physikalische Probleme lösen, nehmen wir normalerweise das Erdsystem als inertial an. Dies liegt daran, dass die Trägheitseffekte für die meisten unserer alltäglichen Erfahrungen und Experimente winzig sind . Zum Beispiel sind Objekte am Äquator diejenigen, die der stärksten Zentrifugalkraft unterliegen, und es geht nur darum$3 \times10^{-3}$oder$0.3\%$von ihrem Gewicht.

Wenn also ein Experiment kurz genug ist und in einer ausreichend kleinen Region stattfindet, kann die Erdoberfläche tatsächlich einem Trägheitsbezugssystem angenähert werden, da die Auswirkungen auf die Ergebnisse des Experiments sehr, sehr gering sind.

Dies hat natürlich Ausnahmen, wie in der Antwort von njspeer angegeben.

Wenn Sie jedoch mit "Erde" das Bezugssystem im Erdmittelpunkt meinen, handelt es sich um ein Inertialsystem gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR), da Beobachter im freien Fall in GR träge sind. Die Erde hat tatsächlich eine gewisse Beschleunigung aufgrund äußerer Kräfte wie des Strahlungsdrucks, aber auch dies sind winzige Effekte.

Da sich die Erde dreht, ist sie niemals streng genommen ein Trägheitsbezugssystem. Da die Effekte jedoch in vielen Situationen klein sind, kann sie oft als eine angenähert werden. Wann Coriolis-Kräfte verwendet werden, muss von Fall zu Fall entschieden werden. Ballistische Probleme, die große Entfernungen überbrücken, erfordern mit Sicherheit Coriolis-Korrekturen, und Pendel, die lange schwingen, würden ebenfalls Coriolis-Korrekturen erfordern. Bei einem Block, der eine schiefe Ebene hinunterrutscht, oder einer Feder auf einer Masse oder einer schwingenden Saite, sollten Sie dies nicht berücksichtigen müssen.

Mach würde sagen, dass Nicht-Trägheitseffekte auf die relative Bewegung zwischen der Erde und dem Rest des Universums zurückzuführen sind.

^{Siehe:
• Assis, André KT Relationale Mechanik und Implementierung des Machschen Prinzips mit Webers Gravitationskraft . Montreal: Apeiron, 2014.}

Ich weiß, es ist ein wenig pedantisch, aber ich würde sagen, "Erde" ist ein Ding, kein Bezugsrahmen. Sie könnten einen Trägheitsreferenzrahmen definieren, der die Erde enthält.

Aber nehmen Sie an, Sie meinen einen Referenzrahmen, der in Bezug auf die Erde definiert ist: Z ist senkrecht zum Boden, auf dem Sie stehen, X und Y sind parallel zum Boden und senkrecht zueinander.

Wenn Sie in diesem Bezugsrahmen in Ruhe stehen, bemerken Sie möglicherweise, dass Sie eine Beschleunigung (Schwerkraft) spüren. Es handelt sich also nicht um ein inertiales Bezugssystem.