Что происходит с горизонтальной составляющей центробежного ускорения Земли?

Мы знаем, что на экваторе наблюдается наибольшее центробежное ускорение, вызванное вращением Земли (а = 0,034 м/с2), но оно незначительно, поскольку вектор ускорения свободного падения намного больше (g = 9,81 м/с2) и прямо против вектора центробежного ускорения. Это приводит к чистому ускорению g = 9776 м/с2 по вертикальной оси. С другой стороны, если мы находимся, например, на параллели 18° (там, где я сейчас нахожусь), у нас есть центробежная сила a = 0,032 м/с2, но в этом случае центробежная сила не параллельна силе тяжести. вектор, образующий угол 18° по отношению к вертикали. (См. рис. 1)Схема сил, действующих на тело массой m=1Кг на экваторе и параллели 18°

Рисунок 1

Это означает, что статический маятник массой 1 кг будет вести себя согласно рисунку 2.Схема сил, действующих на маятник массой m = 1 кг параллельно 18°

фигура 2

Результирующая силовая схема в точке потолка, где висит маятник, видна на рисунке 3.Схема сил в точке потолка, где висит маятник

Рисунок 3

Если бы силу Sc, ограничивающую горизонтальную составляющую центробежной силы, можно было бы устранить, не устраняя при этом вертикальную составляющую Sg, маятник двигался бы на юг с небольшим ускорением, но несомненно двигался бы. В случае дрона, летящего на месте, вертикальная составляющая Fg согласована с подъемной силой Sg. Но в горизонтальной составляющей нет силы, ограничивающей движение. Следовательно, дрон должен двигаться горизонтально, как показано на рисунке 4.Схема сил дрона, летящего параллельно 18°

Рисунок 4

Затем вычислив горизонтальное расстояние d, на которое пролетит дрон, по формуле d=0,5*a*t^2, мы получим, что за 1 минуту дрон переместится на 17,8 метра на юг. За 10 минут дрон пролетит 1782 метра. Этого явно не происходит в реальности. Каковы могут быть возможные причины?

Чтобы получить гравитацию Земли, вы используете это уравнение м г → "=" м М г р р → р . Вращение Земли не влияет на g
Я не знаю точно, что вы имеете в виду. Значит ли это, что учебники ошибаются, когда говорят, что ускорение свободного падения в Эквадоре меньше из-за центробежной силы? Если он влияет на него в Эквадоре, то он влияет и на других широтах, только в других широтах угол, образованный между вектором центробежного ускорения и вектором ускорения свободного падения, отличен от нуля
Я использовал закон гравитации Ньютона. ваш учебник использовать только м \г ? Если да, то просто игнорируйте мой комментарий
Связано: physics.stackexchange.com/q/8074/2451 и ссылки в нем.

Ответы (2)

Угол, под которым висит отвес, по определению является вертикальным. Из-за центробежной составляющей местная вертикаль при продолжении вниз не пройдет через центр земли. Однако местная вертикаль перпендикулярна поверхности водоема. Чистый эффект заключается в том, что Земля немного не сферическая. Это сплюснутый сфероид. Поверхность водоема является эквипотенциальной, поэтому нет боковой силы, стремящейся сдвинуть воду или какой-либо дрон, парящий над ней.

Хотя, по вашему мнению, отвес локально перпендикулярен поверхности, центробежная сила будет иметь горизонтальную составляющую (кроме экватора и полюсов). Это означает, что составляющая центробежного ускорения a = 0,0099 м/с2, которую я вычислил в своем примере, будет несколько выше. В этом случае а = 0,01 м/с2.
Есть ли какие-либо экспериментальные доказательства того, что Земля представляет собой сплюснутый сфероид? Откуда ты это знаешь?
Да. Есть много. Первой была французская геодезическая миссия в Лапландии под руководством Мопертюи, который измерил длину градуса широты в различных точках и таким образом доказал сжатие. Сегодня точная форма Земли измеряется с точностью до дюймов с помощью спутниковых наблюдений.
Между прочим, причина того, что поверхность является эквипотенциальной, связана с тремя факторами: центробежным фактором, разным расстоянием от центра земли на выпуклостях и гравитационным эффектом дополнительного материала в выпуклостях. Выполните задачу 3 из следующего набора домашних заданий: courses.physics.illinois.edu/phys508/fa2019/508hw10.pdf , чтобы увидеть это.
Когда вы говорите: «Поверхность водоема является эквипотенциальной», вы имеете в виду геоид. Геоид — это идеальная модель, в которой земная поверхность соответствовала бы сочетанию вектора силы тяжести и центробежного ускорения. Только в этой модели результирующий вектор будет локально перпендикулярен поверхности. Но это не соответствует действительности. Реальная форма, как вы сказали, представляет собой «сплюснутый сфероид» с полярным радиусом 6357 км и экваториальным радиусом 6378 км. Следовательно, будут компоненты горизонтальных ускорений, создаваемые вращением Земли.
Геоид представляет собой «сплюснутый сфероид» в хорошем приближении. Небольшие отклонения связаны с горами, океанскими впадинами и т. д., но они не имеют отношения к контексту вашего исходного вопроса.

Я полагаю, это связано с тем, что в вашем примере вы не учитываете все возможные силы, воздействующие на дрон. Да, может быть южная составляющая центробежной силы, но является ли это единственно возможной горизонтальной силой, действующей на нее? Ответ - нет. Например, существует сопротивление воздуха , которое не дает ему очень медленно дрейфовать.

Эта проблема аналогична следующему:

Почему бы мне не слететь с карусели на медленной скорости? - Существует небольшая центробежная сила, отталкивающая меня от центра моей вращающейся системы отсчета, значит, она обязательно должна меня оттолкнуть?

Ответ в том, что трение не дает мне соскользнуть и способствует центростремительному ускорению.

Это может быть хорошим примером того, почему важны силы трения и реакции.

Да, я рассматриваю сопротивление воздуха, и это не решение. Сопротивление воздуха зависит от аэродинамической формы и скорости, с которой объект движется в воздушной массе. Дрон начинал движение с нулевой скорости и медленно увеличивал скорость. Учитывая соответствующие параметры мини-дрона массой 1 кг, конечная скорость составит 308 км/ч.
Воздух не действует как веревка, которая связывает объекты, вместо этого вертолеты и самолеты не могут двигаться вперед. Вы можете провести эксперимент с запуском дрона внутри вращающейся платформы, и вы увидите, что дрон вылетает из платформы за счет центробежной силы (дрон должен вращаться вместе с платформой, прежде чем поднять его в воздух).
Но может возникнуть начальное статическое «трение», которое необходимо преодолеть, прежде чем мы сможем начать движение. Ускорение за счет центробежных эффектов невелико, поэтому его недостаточно для преодоления.
Я не думаю, что воздух создает «начальное статическое трение» против движения. Единственное, что теоретически могло бы противодействовать первоначальному движению дрона, — это молекулы воздуха, которые не закреплены в пространстве, то есть свободно перемещаются, потому что воздух — это газ. Каждое движущееся тело пробирается между молекулами воздуха и находит сопротивление только тогда, когда его скорость увеличивается. В любом случае, если есть число, которое количественно определяет «статическое трение воздуха», я хотел бы знать его, чтобы сравнить его с горизонтальной составляющей центробежной силы.
Что происходит с горизонтальной составляющей центробежного ускорения Земли?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v