فیزیک و قوانین نیوتن

این سوال در تخصص من نبود، اما پرسیدم و جواب گرفتم: پاسخ کوتاه این است:

قوانین نیوتن در دستگاه‌های لخت (شتاب‌نگرفته) معتبر هستند.

حالا با جزئیات:

۱. آیا زمین مرجع لخت است؟

خیر. زمین:

• به دور محور خود می‌چرخد → حرکت دورانی دارد (شتاب زاویه‌ای).
• به دور خورشید می‌گردد → حرکت شتاب‌دار در مسیر منحنی. بنابراین، زمین مرجع شتاب‌دار (غیرفلخت) است، و به‌طور دقیق قوانین نیوتن بدون اعمال «نیروی‌های مجازی» (مانند نیروی گریز از مرکز یا کوریولیس) در آن صدق نمی‌کنند.

۲. پس چرا معمولاً روی زمین از قوانین نیوتن استفاده می‌کنیم؟

چون در مقیاس‌های روزمره، شتاب‌های حاصل از حرکت زمین بسیار کوچک هستند و قابل صرف‌نظر کردن. به همین دلیل زمین را تقریباً لَخت در نظر می‌گیریم.

۳. مرجع درست برای استفاده از قوانین نیوتن چیست؟

برای استفاده دقیق از قوانین نیوتن باید مرجعی انتخاب شود که:

• شتاب نداشته باشد (نه خطی و نه زاویه‌ای)
• یا حداقل شتاب آن بسیار ناچیز باشد

• مرکز جرم کهکشان (در مقیاس بزرگ)
• دستگاهی که با سرعت ثابت در یک خط مستقیم حرکت می‌کند

نتیجه:

قوانین نیوتن در زمین تقریباً معتبرند، اما نه به‌طور کامل دقیق. در مواردی مثل فیزیک جو، حرکت ماهواره‌ها یا گردش آب‌وهوا، اثرات مرجع شتاب‌دار زمین باید در نظر گرفته شود.