基础知识 编辑
定义 编辑
在不同参考系中，观察到的物理现象可能不同。一般的，如果某参考系中的物理现象符合牛顿运动定律，那么它就被称为惯性系。在经典力学中有绝对空间的概念，可将其看作物质运动的“舞台”。惯性系即相对于经典的“绝对空间”静止或匀速直线运动的参考系。但在相对于惯性系作变速运动的参考系中，牛顿运动定律往往是不能严格成立的。这样的参考系叫非惯性系。例如，在相当于地面（此处忽略地球运动，作为惯性系）向前进方向加速的高铁车厢中，如以车厢为参考系，原本静止放置在光滑（不计摩擦）小桌板的小球会向与车厢相对地面前进方向相反的方向加速运动。这时，小球在水平方向不受力。牛顿运动定律在此处不成立。但很多时候我们又需要在非惯性参考系研究问题。为了使牛顿运动定律形式上成立，以便于思考，我们引入了虚构的力——惯性力。注意它是为了在非惯性系中思维方便引入，并非事实存在的力。在惯性参考系讨论惯性力是错误的。
定义：为了使非惯性系中牛顿运动定律形式上成立，而引入的虚构的力，叫惯性力（inertial force）。
惯性力的大小和方向 编辑
既然惯性力的引入是为了使牛顿运动定律形式上成立，那么它必须要有合适的大小和方向。下面我们讨论它的大小和方向。
在上面的高铁车厢的例子里，我们假设车厢相对于地面的加速度为 ，小球的质量是 。
首先从地面上看（因为地面可以当作惯性参考系，牛顿运动定律是成立的），高铁车厢一直以 的加速度向前运动。但在光滑小桌板上的小球，它水平方向上不受力，竖直方向受力平衡，合外力为0。根据牛顿第一定律，它应该维持原本的运动状态，即静止，但这个静止是相对于地面静止。
再把参考系转换至车厢。此时车厢对于它自己是不动的，但车厢相对于地面以 的加速度向前运动，则地面相对于车厢的加速度为 。这时小球相对于地面静止，那它相对于车厢的加速度也是 。这时，为了使牛顿第二定律形式上成立，我们必须引入虚构的惯性力。那么它应该等于 。只有这样，才使得牛顿第二定律成立。
一般地，有以相对于惯性系A以 为加速度运动的参考系A'，在惯性系A中，设质量 为物体受合外力为 ，加速度为 ，则 。而在非惯性系A'中，有其该物体相对于A'的加速度为 ，这时为了使牛顿定律形式上成立，我们引入惯性力 ，这个时候就有 ，牛顿运动定律形式上成立了。
所以，一般将惯性力的大小定为研究的物体的质量与非惯性系和惯性系相对加速度的乘积，方向与非惯性系和惯性系相对加速度方向相反。