Por que a Terra é considerada um sistema de referência inercial apenas aproximadamente?
Passo 1
O enunciado pergunta por que a Terra só pode ser tratada como sistema de referência inercial de modo aproximado. O conteúdo aqui é dinâmica clássica e definição de sistemas de referência inerciais, além de como surgem forças fictícias (pseudo-forças) quando o referencial está acelerado.
Passo 2
Um sistema de referência é dito inercial se nele um corpo livre de forças reais permanece em movimento retilíneo uniforme ou repouso. Matematicamente, num referencial inercial vale a segunda lei de Newton sem termos extras:
Se o referencial estiver acelerado em relação a um inercial, surgem forças fictícias para recuperar a forma acima.
Passo 3
A Terra está em movimento de rotação em torno do próprio eixo e em translação ao redor do Sol. Na rotação, o módulo da aceleração centrípeta num ponto de raio
é
onde
com
. Para
m isso dá
m/
. Na translação, a aceleração centrípeta média é
com
m/s e
m.
Passo 4
Essas acelerações fazem da Terra um referencial não inercial de fato. Em tais referenciais aparecem forças fictícias como a força centrífuga e a força de Coriolis, responsáveis por efeitos em meteorologia e em balística. Contudo, como
em muitos problemas de engenharia esses termos são desprezíveis, e então tratamos a Terra como se fosse inercial, de forma aproximada.
Resposta
A Terra não é verdadeiramente inercial porque está acelerada (rotação e translação), o que gera forças fictícias. Mas como suas acelerações são muito menores que a gravidade, em quase todos os cálculos de engenharia podemos desprezar esses efeitos e usar o referencial terrestre como se fosse inercial.