Почему Земля считается инерциальной системой отсчета? [дубликат]

Земля вращается вокруг своей оси и одновременно вращается вокруг Солнца. Итак, почему Земля считается инерциальной системой отсчета в ньютоновской физике. Итак, с технической точки зрения, я фактически спрашиваю, почему система отсчета, ориентированная на Землю и привязанная к Земле ( ECEF ), считается инерциальной системой отсчета?

«В ньютоновской физике» никто не считает Землю инерциальной системой отсчета. Вам нужно быть более конкретным.
Противоположный вопрос: physics.stackexchange.com/q/13324/2451
Он рассматривается как инерциальная система отсчета в элементарных учебниках по физике до исчисления, потому что у студентов нет необходимого математического образования, чтобы делать что-либо кроме. Нет причин прибегать к фиктивным силам (или общей теории относительности) при решении задачи о скольжении блока по пандусу. Он рассматривается как инерциальная система отсчета во многих областях физических наук и техники, потому что ошибки, возникающие в результате этого, явно игнорируются. Это не рассматривается как инерциальная система отсчета, когда ошибки, возникающие в результате этого, явно значительны.

Ответы (2)

Вы правы, что его не следует считать инерциальной системой отсчета для многих типов задач. Вот как вы в конечном итоге должны учитывать фиктивные силы (такие как эффект Кориолиса). Однако это имеет практический эффект только для более масштабных задач. Для типов задач, обычно рассматриваемых на уроках физики, приближение инерциальной системы отсчета будет работать нормально. Один из способов взглянуть на это так: в случае с вращающейся Землей ускорение, которое вы чувствуете от кругового движения, в 2 / р будет намного меньше, чем у силы тяжести, так что вы можете не обращать на это внимания. Так что для блоков, падающих с небольшой высоты, это не будет иметь большого значения. По мере увеличения масштабов проблемы вам необходимо учитывать эти эффекты.

Извините, но просто неверно, что ускорение от кругового движения в 2 / р пренебрежимо мало относительно силы тяжести. Например, вращение Земли дает скорость 40 000 км за 24 часа, т.е. 460 м/с в каждую точку на экваторе и 460 2 / 6378000 "=" 0,03 метров в секунду в квадрате. Это 0,3% от г , гравитационное ускорение, поэтому, если у кого-то точность лучше 0,3%, например, если он измеряет литр вина с большей точностью, чем 3 миллилитра, а люди часто так делают, центробежным ускорением просто нельзя пренебречь.
Я подумал, что он говорил о задачах по физике школьного типа, когда люди часто оценивают гравитацию как 10  РС 2 во всех местах на земле. При таком уровне точности это не имеет значения. Кроме того, если вам нужен такой уровень точности для измерения вина, используйте весы, и это тоже не будет проблемой.
Вместо этого мы неявно делаем то, что мы объединяем центробежную силу с гравитационной и называем ее «земной гравитацией», хотя земная гравитация сильнее примерно на 0,3%, и эта часть вычитается из центробежной силы.
Во-первых, меня бы заинтересовал класс, в котором дети верят, что ценность г является 10 м / с 2 . Им могут предложить считать с 10 для упрощения числовых значений, но даже 10-летним детям говорят, по крайней мере, значение. 9,81 м / с 2 . Но, во-вторых, что более важно, вы на самом деле не решаете проблему. Ни один практик никогда не говорит о центробежной силе от вращения Земли или общей неинерционности земных систем отсчета, даже если он точный инженер. И вопрос «почему» на самом деле является причиной, по которой ОП задал вопрос.
Таким образом, фактическая причина, которая позволяет людям пренебрегать этим, заключается в том, что фиктивные силы могут быть поглощены гравитационными силами, которые они принимают во внимание. Для этого не нужно, чтобы центробежная сила была незначительной. Вместо этого нужно соблюдать гораздо более слабое условие: центробежная сила должна быть примерно однородной — как гравитация, которую мы рассматриваем — на масштабах длины задачи. И это верно, потому что и гравитация, и центробежная сила спина существенно изменяются на масштабе длины, сравнимом с радиусом Земли.
В основе этой возможности лежит принцип эквивалентности : центробежные и связанные с ними фиктивные силы действуют на объекты неотличимо от гравитационных полей. Принцип эквивалентности также является причиной того, что свободно падающие системы отсчета в гравитационном поле также могут считаться инерционными, по крайней мере, на масштабах длины, намного меньших, чем расстояние от источника гравитации и масштабы времени до того, как мы врежемся в планетарную и т. д. поверхность. . ;-) Свободно падающие системы отсчета вообще разумно считать инерционными - это естественно с точки зрения ОТО и многое упрощает.
Возможно, вам следует поместить эти комментарии в свой собственный ответ, так как сложно ответить на все это в одном комментарии.
Я просто отвечу на несколько пунктов: да 10  РС 2 не точно, но 9,81  РС 2 также не является правильным для каждого места на земле и даже составляет около 0,3% на экваторе, что, как вы указали, является значительным эффектом. Другие ваши точки зрения хороши, но все они основаны на аппроксимации или «складывании» их эффектов в гравитационную постоянную. В своем первом предложении я заявил, что вам придется учитывать эти эффекты в зависимости от характера проблемы. В большинстве случаев они не учитываются, потому что 9,81  РС 2 будет работать нормально.
Привет, я полностью согласен с тем, что отклонения от 9,81 тоже значительны и сопоставимы с центробежным ускорением. Очевидно, что и в инженерных приложениях нельзя пренебрегать. Однако люди понимают, что хотя уровень моря по всему земному шару имеет одинаковый потенциал, ускорение — производная от потенциала — неравномерно на уровне моря. Так что универсальный 9.80665 это просто идеализация. Он также уменьшается на больших высотах и ​​т. д. Однако это «легко объяснимые» отклонения от упрощенного значения г . ОП спросил о «более сложном».

Чтобы немного расширить комментарий Джона Ренни, почти каждый, кто обсуждает ECEF, также обсуждает ECI, «землецентрированную инерциальную» систему отсчета, и говорит о том, что ECEF не является «инерциальной», в отличие от ECI. Я не знаю никого, кто считает его "инерционным" во всех случаях. Особенно, если вы имеете дело с погодой и атмосферной физикой, у вас есть Солнце, нагревающее воздух на экваторе в восходящий поток, но это преобразуется эффектом Кориолиса в ветер, дрейфующий на запад относительно поверхности: в более простом объяснении, инерциальная касательная система отсчета движется со скоростью р ю как р увеличивается; так что-то движется со скоростью в "=" р ю что поднимается на высоту час в касательную систему отсчета, движущуюся со скоростью ( р + час ) ю будет казаться, что он движется назад со скоростью час ю . Эти экваториальные ветры, движущиеся на запад, называются «пассатами», а горячий воздух, который поднимается от этого течения, имеет тенденцию «падать» с соответствующим «восточным» ветром на «лошадиных широтах» в «трубе» конвекции, известной как «ячейка Хэдли». (Как ни странно, эти ветры называются «западными», потому что корабли отмечали, в какую сторону дует ветер, в зависимости от направления, откуда он исходит .)

Все это дело Кориолиса; это зависит от того, что Земля является вращающейся системой отсчета, а не инерциальной.

Если кто-то рассматривает систему ECEF как «инерциальную», это, возможно, законно, если они движутся на север около экватора (без силы Кориолиса; центробежная сила может быть поглощена гравитационным ускорением). Но в целом ECEF и ECI используются людьми, говорящими о спутниковой навигации, и в этих масштабах сила Кориолиса обычно выглядывает из головы. день, но спутники GPS, например, совершают обороты только два раза в день и, следовательно, не могут пренебрегать такими эффектами (и должны использовать ECI для их корректировки).

Почему Земля считается инерциальной системой отсчета? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v