Где мы находимся: На ровном месте или на пандусе - в поезде?

Допустим, мы едем в поезде. Путь состоит из двух частей: одна на уровне земли, а другая движется вверх по пандусу. Рампа имеет наклон арктический ⁡ а г с горизонталью, где а ускорение поезда на ровной поверхности и г есть ускорение свободного падения.

Поезд не разгоняется на рампе, а движется с постоянной скоростью. Можем ли мы прокомментировать, где мы находимся (сидим в поезде, конечно!), когда у нас есть только маятник, висящий на крыше, чтобы наблюдать. ( окна затемнены )

Изображение

как правило, на этом сайте вопросы «домашнего задания» помечаются как домашние, даже если они не связаны с реальными домашними заданиями. Но я не эксперт в этом, я просто пытался быть полезным.
@zhermes Что мне делать с принципом эквивалентности?
Привет, исследуй. Если вы еще этого не сделали, пожалуйста, найдите минутку, чтобы прочитать определение того, когда использовать тег домашнего задания , и политику Phys.SE для проблем, подобных домашним заданиям.

Ответы (2)

Если поезд — идеальная изолированная система, ответ — нет, мы не можем сказать, где находимся. Как указывал Жермес, принцип эквивалентности утверждает, что гравитационная сила, испытываемая телом, находящимся в состоянии покоя или движущимся с постоянной скоростью, такая же, как и псевдосила, испытываемая этим телом, является неинерциальной системой отсчета. Это просто утверждает, что инертная масса равна гравитационной массе. Чтобы убедиться, что это так, вместо того чтобы думать, что поезд ускоряется, представьте себе, что вы помещаете другое гравитационное поле, которое притягивает маятник в том же направлении, что и сила инерции. Также прочитайте о мысленном эксперименте Эйнштейна с его знаменитым лифтом. В некотором смысле это похоже на ваш вопрос.

Хотя гравитационная/инерционная сила заставляет маятник наклоняться одинаково в обоих случаях (см. ссылку на принцип эквивалентности @zhermes), что не позволяет вам увидеть, ускоряетесь вы или на склоне, вы, вероятно, сможете почувствовать разница.

Причина в том, что хотя сила, параллельная поезду, одинакова (из-за чего маятник ведет себя таким же образом), нормальная сила, действующая на вас, не зависит от значения арктический ⁡ ( а г ) (независимо от того, достаточно ли оно больше 0), вы, вероятно, сможете почувствовать, находитесь ли вы на склоне или нет.

[ДОПОЛНЕНИЕ после обсуждения с @markovchain]

Думая о параллельных и нормальных силах, я должен немного расширить свой ответ: ЖЕСТКИЙ маятник будет выглядеть точно так же на плоской и наклонной части. ГИБКИЙ маятник, однако, будет прямым при движении вверх по склону, но искривленным при ускорении на горизонтальной поверхности, потому что он будет иметь как компонент, тянущий его влево, так и компонент (гравитация), тянущий его вниз.

Но вопрос заключался в том, можем ли мы сделать это, наблюдая за маятником? То есть будет ли он "наклоняться" в одну сторону? Я думаю, это то же самое, что спросить, если у нас есть вода в стакане, и поезд поднимается по пандусу, наклонится ли уровень воды, с моей точки зрения?
Нет, вопрос был: «Можем ли мы прокомментировать, где мы находимся (сидим в поезде, конечно!), когда у нас есть только маятник, висящий на крыше, чтобы наблюдать». Я понял это так: единственное, что мы должны наблюдать, это маятник, больше мы ничего не можем видеть. Он ничего не упомянул об отсутствии чувства (на самом деле он специально упомянул, что мы внутри поезда).
Зачем ему упоминать о маятнике, если он не хочет знать о нем? Игнорирование этого функционально то же самое, что и «мы можем прокомментировать, где мы находимся… если я тоже обедаю?» Тот факт, что вы обедаете, ни к чему не имеет отношения, а вот маятник может. Не поэтому ли это упоминается в вопросе? Я не оспариваю ваш ответ. Вы совершенно правы. Но разве не интересно, наклонится ли маятник в одну сторону, когда поезд въедет на перрон?
Я не игнорирую маятник. Я просто говорю, что маятник по принципу эквивалентности, о котором упоминал жермес, не даст нам никакой информации, потому что будет висеть под тем же углом по отношению к поезду. Тем не менее, я продолжаю свой ответ, объясняя, что не все силы равны (нормальная сила не равна), так что это может дать вам информацию о том, где вы находитесь.
Где мы находимся: На ровном месте или на пандусе - в поезде?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v