Может ли безмассовая веревка ускоряться?

Предположим, у меня есть машина Этвуда, то есть две разные массы, соединенные нерастяжимой, невесомой веревкой через шкив. Если предположить отсутствие трения между веревкой и шкивом, более тяжелая масса будет ускоряться по направлению к земле, более легкая масса будет ускоряться по направлению к шкиву, а веревка будет ускоряться по направлению к более тяжелой массе. Эти три ускорения будут равны по величине. Но это не имеет для меня смысла. Сила вызывает ускорение. Но на веревку не действует никакая сила. А даже если бы и было, ускорение веревки было бы бесконечным, потому что ее масса равна 0. Так почему же веревка ускоряется? И как может величина этого ускорения быть конечной?

Безмассовых веревок не существует. Они нужны только для упрощения расчетов. Зачем беспокоиться о расчетах на веревке? Весь смысл в том, чтобы сделать их безмассовыми, чтобы вам не приходилось выполнять над ними какие-либо вычисления.
Спасибо, мне как-то не приходило в голову, что переживать из-за несуществующих моделей может быть немного бессмысленно.
@Armadillomon Обратите внимание, что каждая модель в физике является «несуществующей» моделью. Важная часть физики — придумать простейшую модель, которая имеет интересующую вас физику, и убедиться, что упрощающие приближения не влияют на ответ. Физики часто задаются вопросом: «Является ли точный ответ на мою приблизительную задачу и приблизительный ответ на точную задачу?» Итак, у вас есть хорошая интуиция, и вам нужно подумать, согласуется ли ответ безмассовой веревки с ответами для очень легких веревок. (Это.)

Ответы (2)

Когда (инерционная) масса равна нулю, ускорение может быть ненулевым при нулевой силе.

Концептуально это похоже на то, что недавно обсуждалось в отношении идеального проводника .

Рассмотрим закон Ома:

В "=" я р

Теперь, что, если р "=" 0 как обстоит дело с идеальным проводником?

Ясно, что при любом токе напряжение должно быть равно нулю . Таким образом, ток через проводник определяется ограничениями , внешними по отношению к идеальному проводу, т. е. тем, к чему этот идеальный провод подключен.

Рассмотрим второй закон Ньютона:

Ф "=" м а

Теперь, что, если м "=" 0 как в случае с безмассовой веревкой?

Ясно, что сила должна быть равна нулю при любом ускорении. Таким образом, ускорение определяется ограничениями, внешними по отношению к безмассовой веревке , например присоединенными массами.

Да, безмассовая веревка идеальна и, следовательно, нефизична, но могут быть эффективно безмассовые веревки, как могут быть эффективно идеальные проводники. Это означает, что с точностью, с которой мы работаем, веревка имеет нулевую массу и нулевую силу, действующую на нее, но ненулевое ускорение.

Что делать, если веревка находится в свободном падении? Означает ли это, что он имеет бесконечное ускорение?
@ grjj3, объект в свободном падении является инерционным, то есть акселерометр, прикрепленный к объекту, показывает нулевое ускорение. Из статьи Википедии «Свободное падение»: Тело в свободном падении испытывает «0-g».
Инерционный? Свободное падение — это движение только под действием силы тяжести, то есть объект ускоряется с ускорением. г . Он испытывает «0-g» в том смысле, что он не имеет веса (то есть на него не действует нормальная сила, поэтому он действительно может чувствовать себя тяжелым).
@grjj3, система отсчета лаборатории, покоящейся на поверхности Земли, не инерциальна, а фактически является ускоренной системой отсчета. Объект, свободно падающий на пол лаборатории, является инерционным. Это все хорошо известно. Поищите "принцип эквивалентности".
@ grjj3 Идеальная веревка не будет испытывать никакой силы при «свободном падении», потому что на нее не действует гравитационная сила, поскольку она не имеет массы. Таким образом, в зависимости от ограничений, он может либо ускоряться, либо не ускоряться. Однако бесконечное ускорение не имеет никакого смысла. Это еще один способ сказать, что это непоследовательный способ изучения физики, когда вам нужно применять конечные силы к безмассовым объектам. Редактировать: Чтобы уточнить, я отвечаю на ваш вопрос в чисто ньютоновской версии гравитации, тогда как Альфред использует более правильную релятивистскую версию гравитации.

Я согласен с комментарием Брэндона Энрайта. Но даже если бы были безмассовые веревки, если m = 0 и F = 0, то F = ma по-прежнему выполнялось бы для любого конечного a.