Поскольку центростремительная сила - это внутренняя сила, необходимая для поддержания движения объекта с постоянной скоростью по круговой траектории, а центробежная сила - это кажущаяся сила, которая тянет объект от его центра или оси вращения.
Итак... спутник, вращающийся вокруг Земли, удерживается на своей орбите как центростремительной, так и центробежной силой? Или только центростремительная сила
Как меня еще в школе учили, что для спутника нужна и центробежная, и центростремительная сила, но лично я считаю, что это должна быть только центростремительная сила, так как спутник все равно вращается вокруг земли, так причем тут центробежная сила? Потому что единственная причина, по которой спутник может оторваться от своей оси вращения, это если в него врежется астероид или какие-то другие причины.
Какая сила требуется спутнику, вращающемуся вокруг Земли?
В контексте общепринятой в настоящее время теории гравитации, общей (теории) относительности, ответ таков: никакой силы не требуется .
Рассмотрим случай, когда мяч вынужден совершать равномерное круговое движение благодаря веревке. Согласно акселерометру, прикрепленному к мячу, существует ускорение постоянной величины, направленное к центру круговой траектории; это центростремительное ускорение, необходимое для равномерного кругового движения. Центростремительная сила, отвечающая за ускорение, возникает из-за натяжения струны.
Теперь рассмотрим акселерометр, прикрепленный к шару, движущемуся по круговой орбите вокруг Земли. Мы могли бы ожидать, что акселерометр на мяче показывает центростремительное ускорение, но на самом деле акселерометр (в идеале) показывает ноль! Очевидно, что на вращающийся шар не действует результирующая сила. Почему же тогда мяч движется по круговой траектории?
С точки зрения ОТО мяч движется по неускоренной траектории (геодезической) в пространстве-времени, искривленной массой Земли ( пространство-время говорит материи, как двигаться; материя сообщает пространству-времени, как искривляться ).
Правда в том, что для спутника, вращающегося вокруг Земли, необходимы как центростремительные, так и центробежные силы. Потому что, пока тело движется по круговой траектории, его скорость в точке находится вдоль линии, проведенной из этой точки, что порождает центробежную силу, а в случае спутника центростремительная сила определяется гравитацией Земли, а центробежная сила равна определяется его скоростью. И если бы не было центробежной силы, то спутник должен был бы упасть на землю.
Правда, есть только центростремительная сила, то есть сила тяжести, удерживающая тело на орбите. Тело постоянно падает из-за силы, но оно также имеет импульс, перпендикулярный радиальному направлению, поэтому оно вращается по орбите (я полагаю, вы знаете эти подробности).
Центробежная сила добавляется при анализе, если вы находитесь в системе отсчета тела или в системе отсчета, где оно движется по прямой линии. Тогда это неинерциальная (ускоряющая) система отсчета, которая не подчиняется второму закону Ньютона, т.е. , на тело действует центростремительная сила, но оно не движется к нему (в его системе отсчета)! Чтобы противостоять этому, добавляется фиктивная сила, равная и противоположная реальной центростремительной силе, и это центробежная сила.
Случай аналогичен тому, как направление вращения циклонов объясняется силой Кориолиса в земной системе отсчета. Это удобнее, чем брать реальную внутреннюю систему отсчета и явно изучать вращение Земли.
Проще говоря, именно центростремительная сила удерживает спутник на орбите.
Но давайте еще немного разберемся в терминологии. Спутник находится в космосе, и его притягивает гравитация Земли. Направление этой гравитационной силы, которую Земля оказывает на спутник, является поиском центра , и мы называем эту силу центростремительной (что означает поиск центра) силой.
Но если ты на спутнике, то чувствуешь себя невесомым. Вы смотрите и видите Землю. Вы говорите: «Хм, там есть Земля, значит, там должна быть и гравитация». Итак, будучи хорошим ньютоновским физиком, вы рисуете диаграмму свободного тела. Но вы понимаете, что единственный способ стать невесомым — это наличие направленной наружу силы, называемой центробежной силой, которая уравновешивает гравитационную силу. Но причина этой силы неизвестна, если она вообще существует. Получается, что нахождение в ускоряющемся спутнике означает, что вы не находитесь в инерциальной системе отсчета, а эта центробежная сила — сила фиктивная.
Когда использовать какую терминологию, зависит от вашей системы отсчета. Вы должны очень четко понимать, в какой системе отсчета вы работаете, но лично я просто придерживаюсь интерпретации центростремительной силы.
Альфред Центавр
Qмеханик