Ars Numerandi

Inertial forces

$$\vec{r}=\vec{r}'+\vec{r}_0,\quad\quad r^i\vec{e}_i={r'}^i\vec{e}'_i+r_0^i\vec{e}_i,\quad\quad\frac{d}{dt}\vec{e'}_i=\vec{\omega}\times\vec{e'}_i$$

$$\frac{dr^i}{dt}\vec{e}_i=\frac{d{r'}^i}{dt}\vec{e}'_i+\vec{\omega}\times\vec{r}'+\frac{dr_0^i}{dt}\vec{e}_i,\quad\quad\vec{v}=\vec{v}'+\vec{\omega}\times\vec{r}'+\vec{v}_0$$

$$\frac{d^2r^i}{dt^2}\vec{e}_i=\frac{d^2{r'}^i}{dt^2}\vec{e}'_i+\vec{\omega}\times\vec{v}'+\frac{d\vec{\omega}}{dt}\times\vec{r}'+\vec{\omega}\times\vec{v}'+\vec{\omega}\times\left(\vec{\omega}\times\vec{r}'\right)+\frac{d^2r_0^i}{dt^2}\vec{e}_i$$
$$\vec{a}=\vec{a}'+2\vec{\omega}\times\vec{v}'+\frac{d\vec{\omega}}{dt}\times\vec{r}'+\vec{\omega}\times\left(\vec{\omega}\times\vec{r}'\right)+\vec{a}_0$$

$$\vec{a}'=\vec{a}-2\vec{\omega}\times\vec{v}'-\frac{d\vec{\omega}}{dt}\times\vec{r}'-\vec{\omega}\times\left(\vec{\omega}\times\vec{r}'\right)-\vec{a}_0$$
$$m\vec{a}'=m\vec{a}+\vec{F}_{Coriolis}+\vec{F}_{Euler}+\vec{F}_{Centrifugal}-m\vec{a}_0$$

Coriolis force:
\(\vec{F}_{Coriolis}=-2m\,\vec{\omega}\times\vec{v}'\)
Euler force:\(\vec{F}_{Euler}=-m\,\frac{d\vec{\omega}}{dt}\times\vec{r}'\)
Centrifugal force:\(\vec{F}_{Centrifugal}=-m\,\vec{\omega}\times\left(\vec{\omega}\times\vec{r}'\right)\)



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