Фиктивная сила на свободно падающем теле?

Итак, я прочитал первый ответ на этот вопрос , и мне трудно понять часть «объяснения Ньютона».

Если человек находился внутри автомобиля, движущегося по прямой дороге с ускорением 9,8 м с 2 и отпустите мяч в руке, мяч будет двигаться назад из-за фиктивной силы (рассматривая автомобиль как нашу неинерциальную систему отсчета). Хорошо, это я понимаю.

А теперь предположим, что эта машина с человеком внутри упала со скалы. Если он отпустит мяч в руке, мяч не попадет в заднюю часть машины. Куда девалась фиктивная сила? Разве эти два случая не эквивалентны в ньютоновской механике? единственная разница, которую я вижу, это направление ускорения ( Икс в первом случае и г В секунду)

В первом случае мяч не только попадет в заднюю часть автомобиля, но и упадет. Это падение отменяет фиктивную силу, когда вы меняете направление и следуете гравитации.

Ответы (3)

Когда автомобиль падает со скалы, на мяч действует направленная вниз гравитационная сила притяжения со стороны Земли, и все же мяч (система) не движется относительно автомобиля.
Таким образом, на шар действует фиктивная сила, равная по величине и противоположная по направлению (вверх) направленной вниз силе гравитационного притяжения на шар со стороны Земли.
Это означает, что на мяч не действует результирующая сила, и мяч не движется относительно автомобиля.

Когда автомобиль движется вперед по дороге, почему фиктивная сила не уравновешивает силу ускорения автомобиля и, следовательно, отсутствие движения мяча?
При горизонтальном ускорении автомобиля на мяч не действует сила, и тем не менее мяч ускоряется «назад» относительно автомобиля. Это означает, что законы Ньютона не работают. Чтобы исправить ситуацию, вводится горизонтальная фиктивная сила, направленная назад, чтобы учесть ускорение мяча назад.
А как насчет силы, которая ускоряет автомобиль вперед горизонтально? мы должны игнорировать это для объектов внутри автомобиля?
Как эта сила передается мячу? Я предполагаю, что трения нет.
Я понимаю вашу точку зрения, но если сила ускорения не передается мячу, то каким образом гравитационная сила передается мячу при свободном падении? Есть ли принципиальная разница между силой тяжести и силой ускорения в ньютоновской механике?
При горизонтальном ускорении сила, приложенная к мячу, должна быть связана с контактом, но гравитация не требует, чтобы два взаимодействующих объекта соприкасались.
Итак, в обоих случаях на мяч действует фиктивная сила в направлении, противоположном ускорению. Разница в том, что гравитационная сила компенсируется фиктивной силой, а в случае горизонтального ускорения шару не сообщается никакая сила, кроме фиктивной силы. Правильный?
Ваше резюме верно.
@Farcher ... Если мяч находится в свободно падающем лифте, почему он не остается на полу, а вместо этого плавает?
@NehalSamee Если предположить, что сопротивление воздуха отсутствует, мяч не будет двигаться относительно подъемника, откуда бы он ни начинался. Так что, если мячи начинаются с пола, там они и остаются. Если мяч удерживается человеком, а затем отпускается над полом, именно там мяч останется относительно лифта. Ускорение свободного падения относительно подъемника будет равно нулю.
Но... Если мяч (без свободного падения) остается на полу, а в дальнейшем (при свободном падении) развивается фиктивная сила, то он должен был поплыть...
@NehalSamee В кадре лифта на мяч действуют две силы. На шар действует сила гравитационного притяжения вниз и равная по величине фиктивная сила вверх, т.е. нечистая сила.
Посмотрите, что говорит Джон… physics.stackexchange.com/questions/218352/…
@NehalSamee Даже самая маленькая сила сдвинет мяч относительно подъемной силы, и мяч будет казаться невесомым и «плавающим».

Итак, я прочитал первый ответ на этот вопрос, и мне трудно понять часть «объяснения Ньютона».

Это не очень хорошее объяснение. Я переделаю. Тот факт, что вы не чувствуете силы, действующей на вас, когда вы находитесь в свободном падении, можно объяснить следующим образом:

То, что вы «чувствуете», — это стрессы и напряжения в вашем теле. В однородном гравитационном поле каждая частица в вашем теле испытывает одинаковое ускорение, что не приводит к напряжениям или напряжениям. Земля велика по сравнению с человеком или автомобилем. Гравитационное поле Земли очень близко к однородному по размеру человеческого тела или по длине автомобиля. Когда вы съезжаете на машине со скалы и отпускаете мяч, ускорения автомобиля, вас и мяча по направлению к Земле почти равны. Вы чувствуете пустоту в животе, потому что находитесь в свободном падении, и кажется, что мяч движется вместе с вами.

Если бы вместо этого вы находились в космическом корабле, проходящем очень близко к нейтронной звезде, градиент поперек космического корабля был бы довольно значительным. Даже ньютоновская гравитация сказала бы, что градиент может разорвать ваше тело на части. Релятивистские эффекты делают эту спагеттификацию еще сильнее в сильных гравитационных полях.

За исключением нейтронных звезд и черных дыр, отклонения между ньютоновской гравитацией и общей теорией относительности ничтожны. Это верно даже для Меркурия, который демонстрирует наибольшее неньютоновское ускорение. Орбита Меркурия прецессирует прежде всего из-за ньютоновского влияния других планет. Эти ньютоновские влияния не могли объяснить всю прецессию, наблюдавшуюся на протяжении столетий ко второй половине девятнадцатого века. Один из ключевых успехов общей теории относительности заключается в том, что она полностью объясняет эти крошечные 43 угловые секунды прецессии за столетие.

А теперь предположим, что эта машина с человеком внутри упала со скалы. Если он отпустит мяч в руке, мяч не попадет в заднюю часть машины.

Прежде всего, нет эквивалентности между автомобилем, ускоряющимся с 9,8 м / с 2 и машина падает со скалы.

Эквивалентность для автомобиля, ускоряющегося, и автомобиля, находящегося в покое на поверхности Земли (конечно, последний должен быть ориентирован вверх, чтобы получить те же направления), из-за силы реакции самого автомобиля на человека или поверхности соответственно.

Свободно падающий автомобиль не ощущает результирующей силы, он как бы покоится в пространстве далеко-далеко от какого-либо гравитационного потенциала.

Если бы машина двигалась с постоянной скоростью, только тогда она была бы совсем как свободно падающая машина. И мяч не пошел бы назад или что-то внутри машины в обоих случаях здесь.

С другой стороны, внутри автомобиля, покоящегося на поверхности Земли (при условии, что он каким-то образом ориентирован вверх), мяч просто упадет к центру Земли (который является задней частью автомобиля в этой странной ориентации), точно так же, как мяч внутри автомобиля, который движется с ускорением 9,8 м/ с 2 .

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Принцип эквивалентности является частью ньютоновской гравитации так же, как и эйнштейновской. Потому что это впервые было постулировано Галилеем. Ньютоновская механика видит принцип с точки зрения силы, как и ожидалось.

Действительно, в ньютоновской картине вы чувствуете присутствие гравитации только потому, что вы подвергаетесь воздействию силы реакции со стороны земли, на которой стоите, или стула, на котором сидите. В противном случае вы бы свободно падали так же, как и в покое в межзвездном пространстве.

То же самое делает и человек в разгоняемом автомобиле, то есть автомобиль ускоряет сиденье, сиденье сопротивляется из-за своей инерции, поэтому оно сталкивается с силой реакции автомобиля, и водитель делает то же самое, потому что он / она сопротивляется. ускорение сиденья и сталкивается с силой реакции и так далее. Также как объект на поверхности Земли пытается упасть, но в результате реакции земля останавливает его.

Да, это очевидно в эйнштейновском смысле, поскольку гравитация не является силой. Но в ньютоновской механике гравитация — это сила, такая же, как сила, которая заставляет автомобиль ускоряться вперед при нажатии на педаль газа. Я просто не понимаю, как ньютоновская механика решает эту проблему.
Я добавил абзац в свой ответ, чтобы ответить на ваш комментарий.