Как принцип эквивалентности объясняет «то, что поднимается, должно опускаться»?

Извините, если это глупый вопрос, я в основном самоучка, когда дело доходит до физики. Недавно я наткнулся на это видео PBS Space Time ( Является ли гравитация иллюзией? ), в котором рассказывается о принципе эквивалентности, согласно которому ящик, свободно падающий в гравитационном поле, можно считать инерциальной системой отсчета, а стационарная система отсчета в гравитационном поле эквивалентна к системе координат, ускоряющейся в направлении, противоположном силе тяжести.

Он иллюстрирует это, говоря, что яблоко в свободном падении представляет собой инерциальную систему отсчета, а поверхность земли — нет, и на самом деле это поверхность, которая ускоряется вверх по отношению к яблоку.

Это наводит меня на мысль о случае, когда яблоко подбрасывается с земли с начальной скоростью, меньшей, чем скорость убегания: оно поднимается вверх, замедляется, останавливается, разворачивается, ускоряется вниз и в конце концов падает обратно на землю. Каково эквивалентное объяснение приведенного выше случая, когда Земля ускоряется вверх? Ясно, что система отсчета яблока не является инерциальной, когда оно движется вверх, но становится инерциальной системой отсчета, когда оно начинает свободно падать вниз. Это означает, что ускорение как-то исчезает. Но поскольку единственное ускорение в системе яблока направлено вверх (противоположно гравитационному полю), что заставляет его замедляться?

Я удалил ряд комментариев, которые пытались ответить на вопрос и/или ответы на них. Имейте в виду, что комментарии следует использовать для предложения улучшений и запроса разъяснений по вопросу, а не для ответа.

Ответы (3)

Ясно, что система отсчета яблока не является инерциальной, когда оно движется вверх, но становится инерциальной системой отсчета, когда оно начинает свободно падать вниз.

В ньютоновской механике говорят, что объект свободно падает, если единственная сила, действующая на него, — гравитация, а система отсчета объекта неинерциальна, если объект ускоряется. Таким образом, подброшенный вверх предмет с момента выпуска всегда находится в свободном падении (даже когда он движется вверх), и его система всегда неинерционна. Брошенный предмет всегда движется с ускорением к земле.

Каково эквивалентное объяснение приведенного выше случая, когда Земля ускоряется вверх?

На этой картинке Земля движется все быстрее и быстрее, и в конце концов догоняет яблоко и ударяет его. Это эквивалентно падению яблока на землю на исходной картинке.

Спасибо. То есть, если правильно понять, согласно принципу эквивалентности, яблоко находится в инерциальной системе отсчёта с момента его подбрасывания вверх, и единственное, что ускоряется в этой истории, это Земля? Это объясняет, почему земля догоняет яблоко.

Аналогия с «поднимающейся землей» означает, что, хотя наблюдатель на Земле ясно видит, как яблоко ускоряется, когда вы видите ситуацию из системы отсчета яблока, он может утверждать, что оно было неподвижным, а вместо этого весь мир ускорялся (т.е. находится в инерциальной системе отсчета).

В этом случае, по мнению яблока, сначала опустилась бы Земля, т.е. она удаляется от яблока, при этом замедляясь. Затем он на мгновение останавливается, прежде чем двигаться к нему, ускоряясь на этот раз. Все время, пока яблоко отдыхает. Это то, что означает принцип эквивалентности, даже ускоряющие системы отсчета могут утверждать, что они находятся в инерциальной системе отсчета.

Свободное падение по яблоку

(P.S. Пожалуйста, не обращайте внимания на мой плохой рисунок, я только что научился рисовать в Paint)

Это просто опечатка. это должно быть "отдых". Починил это. спасибо, что заметили.

Под принципом эквивалентности я буду понимать утверждение Эйнштейна 1907 года.

«Мы… предполагаем полную физическую эквивалентность гравитационного поля и соответствующего ускорения системы отсчета».

Это говорит нам, что ускорение Земли вверх относительно объекта в свободном падении, но не объясняет движение инерционной материи. Это требует геодезического движения, полученного из решения уравнения Эйнштейна для гравитации.

Мы ежедневно знаем, что часы на спутниках GPS не идут в ногу с идентичными часами на Земле (как описано в решении уравнения Эйнштейна). Энергия — это временная составляющая вектора. Из этого следует, что, поскольку часы на спутнике идут быстрее, когда инерциальный объект движется отсюда к спутнику (или вообще любое движение вверх), энергия уменьшается, а это означает, что объекты, движущиеся вверх в свободном падении, замедляются.

Как принцип эквивалентности объясняет «то, что поднимается, должно опускаться»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v