Как объяснить экваториальную выпуклость Земли без центробежной силы?

Есть много ответов на вопрос, почему Земля выпячивается на экваторе, см., например, здесь , но почти все они связаны с центробежной силой. Поскольку это фиктивная сила, как объяснить этот эффект в инерциальной системе отсчета. Я думаю, был бы аналогичный ответ, когда мы вращаем камень, привязанный к веревке, поскольку мы вращаем его быстрее, камень отдаляется от оси вращения. Пожалуйста, ответьте, почему это происходит, и не используйте центробежную силу.

Называть центробежную силу фиктивной или псевдосилой не означает, что мы можем ее игнорировать. Он описывает вполне реальное следствие инерции вращающейся массы.
Означает ли это, что земля вблизи экватора имеет несколько большую склонность к прямолинейному движению, чем части вблизи полюсов, и, следовательно, вызывается выпуклость?
Т.е масса на полюсах Земли вращается по кругу радиуса 0 в отличие от чего-то на экваторе, которое вращается по кругу с радиусом р Е (радиус Земли). Это означает, что на экваторе эффективная напряженность гравитационного поля слабее, чем на полюсах, поскольку силе требуется дополнительное усилие, чтобы заставить вас вращаться по этому кругу радиуса. р Е - значит, Земля там более выпуклая. Я думаю, что вы определенно находитесь в правильном направлении, надеюсь, это поможет.
@Physicsfreak Да, из-за своей скорости вращения масса Земли ближе к экватору имеет инерционную тенденцию удаляться по прямой линии, но гравитация удерживает ее от этого, поэтому гравитационное притяжение несколько противодействует ближе к экватору.

Ответы (2)

Камень (отдельная частица)

Так называемая центробежная сила на самом деле является фиктивной несуществующей силой в инерциальной системе отсчета.

А вот центробежный эффект вполне реален. Этот эффект вызывает вздутие. Парадокс заключается в том, что не центробежная сила вызывает центробежный эффект.

Скорее причина в инерции . Подумайте о своем примере с камнем в веревке — например, об игре в тетербол.

  • Бросьте камень, и он продолжит движение вперед. Это означает, что он будет удаляться от вас и от шеста для тезербола, к которому он привязан.
  • Веревка удерживается в нем, чтобы он не уходил. На самом деле струна натягивается сбоку, вызывая боковую составляющую скорости, в результате чего путь камней наклоняется внутрь к шесту.
  • В этом новом положении камень все еще из-за импульса, переносимого его инерцией, которой он все еще обладает, хочет двигаться прямо. Путь немного наклонен, но все же пытается продолжать прямо.
  • Снова веревка тянется вбок, и снова камень поворачивается.
  • Нить будет делать это натяжение в любой момент и всегда вбок, так что камень будет постоянно вращаться .

И вот как струна вызывает круговое движение. Камень в каждой точке будет иметь тенденцию двигаться наружу, в сторону от круга . Не потому, что какая-то сила толкает его внутрь, а просто потому, что он своей инерцией «хочет» продолжать прямо из любого положения. «Движение прямо» соответствует удалению от кругового пути.

Таким образом, центробежная сила может показаться удобным интуитивным объяснением. Но такой силы нет. Это просто иллюзия, «ощущение», когда мы сидим в машине и прижаты к боку. На самом деле это не нас выталкивают наружу; скорее это автомобиль, который втягивается внутрь (из-за трения). Это не ваше тело выезжает в дверь машины, это машина движется внутрь вашего тела.

Так что на самом деле это прямо противоположно - нет центробежной силы, направленной наружу, но вместо этого есть сила, направленная внутрь, которая вызывает внутреннее ускорение. а с что вызывает поворот. Мы называем эту внутреннюю силу центростремительной .

а с "=" в 2 р

Внутренняя центростремительная сила, которая вызывает это центростремительное ускорение (которое вызывает поворот), должна быть больше, если скорость объекта больше, поскольку более высокая скорость, так сказать, «затрудняет» его поворот.

Из-за этой внутренней силы объект постоянно вращается. Но он не «хочет» поворачивать, он хочет идти прямо, и именно это порождает ощущение центробежного эффекта — стремление удалиться от круга.

Планета (сплошное тело частиц)

Теперь распространите эту идею на каждую частицу на планете.

Планета вращается вокруг своей оси. Те частицы, которые находятся дальше всего от оси вращения, движутся быстрее (чтобы совершить оборот за то же время, что и частицы, которые находятся ближе и, следовательно, имеют меньший круговой путь). Таким образом, из приведенного выше уравнения эти частицы должны испытывать большее центростремительное ускорение, чтобы правильно повернуться. Такое большее центростремительное ускорение требует большей центростремительной силы.

И вот оно. Центробежный эффект больше там, где планета толще - так что бы на экваторе. Таким образом, он выпячивается в этих областях.

Если вы стоите неподвижно на теле, вращающемся с постоянной угловой скоростью, общая сила, действующая на вас от силы тяжести и земли, должна быть равна центростремительной (не центробежной) силе, связанной с вашей круговой траекторией.

Предположим, вы находитесь на сферически симметричной вращающейся планете. На полюсах нормальная и гравитационная силы равны и противоположны, а их сумма составляет центростремительную силу (ноль). На экваторе гравитационная сила такая же, как на полюсах, а нормальная и гравитационная силы по-прежнему добавляются к центростремительной силе, но центростремительная сила отлична от нуля и направлена ​​вниз, поэтому нормальная сила меньше, чем на полюсе (вы чувствуете более легкий). На любой другой широте центростремительная сила не является радиальной, поэтому нормальная сила и гравитация сами по себе не могут удержать вас на поверхности. Единственной другой доступной силой является трение, которое должно указывать на полюс.

Если трения недостаточно, результирующей силой, действующей на вас, будет не центростремительная сила, а центростремительная сила плюс тангенциальная сила, направленная к экватору. Поверхность самой планеты подвержена той же силе, и (если она похожа на Землю) она недостаточно жесткая, чтобы избежать течения в геологических масштабах времени. Это наклоняет землю (что наклоняет нормальную силу), а также перераспределяет гравитационную массу планеты (что наклоняет гравитационную силу). В равновесии нормальная сила и сила гравитации (которые больше не направлены вдоль одной и той же линии) добавляются к центростремительной силе повсюду на планете, так что вы остаетесь на месте без трения.

Как объяснить экваториальную выпуклость Земли без центробежной силы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v