Углубление понимания центробежной силы на экваторе и полюсах

Я просто пытаюсь разобраться в физике и точно понять, что происходит, потому что в Интернете много противоречивой информации.

Если смотреть из инерциальной системы отсчета в пространстве, т.е. смотреть на землю, если человек стоит на полюсе, то на него действуют только две силы:

Нормальная сила и гравитация.

Так м г − Н п "=" 0

Однако на экваторе человек ускоряется, и поэтому:

м г − Н е д "=" м в 2 р

Это означает, что нормальная сила (вес, который человек будет измерять на экваторе) уменьшается:

Н е д "=" м г ( 1 − в 2 р г )

Так что снижение веса происходит не за счет центробежной силы.

Однако, если смотреть со стороны наблюдателя во вращающейся системе отсчета, т.е. на экваторе, на них действует только нормальная сила Н и гравитация м г .

Итак, в теории, Н е д − м г "=" 0

Однако этот человек знает (хотя и не может этого обнаружить), что они вращаются, поэтому примириться с тем, что они добавляют фиктивную силу, противоположную направлению центростремительной силы, но равную ей по величине, называемую центробежной силой:

Н е д − м г + м в 2 р "=" 0

который дает

Н е д "=" м г ( 1 − в 2 р г )

Правильно ли мое мышление здесь?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

У меня есть еще один вопрос: почему в этом случае нет силы Кориолиса? Ведь система отсчета вращается.

Ответы (1)

В ваших рассуждениях я вижу три заблуждения.

  1. Полюса - единственные места на Земле, где вы не ускоряетесь из-за вращения Земли, так что у вас есть это задом наперед.

  2. Вы, кажется, думаете, что нормальная сила должна быть одинаковой на полюсах и на экваторе, что неверно. Нахождение нормальной силы на полюсах не дает нормальной силы на экваторе.

  3. Действующие силы являются векторами, а не скалярами, и они не коллинеарны (за исключением особого случая экватора). Гравитация и нормальная сила примерно коллинеарны радиусу Земли везде, а центростремительная (или центробежная) сила - нет; он указывает на (от) оси вращения. Поэтому вам нужно выполнить некоторую векторную математику/тригонометрию, чтобы получить фактические значения.

Вы, кажется, боретесь с различием между центростремительной силой и центробежной силой. Кажется, у вас есть правильное представление, но трудно сказать из-за других проблем. Попробую объяснить, что это такое.

Центробежная сила - это «фиктивная сила» (имеется в виду, что нет объекта, который оказывает эту силу), которая возникает во вращающейся системе координат; рассмотрение центробежной силы во вращающейся системе координат поддерживает полезность 2-го закона Ньютона.

Центростремительная сила — это необходимая величина и направление силы, которым должна удовлетворять результирующая сила, действующая на объект, чтобы объект двигался по окружности определенного радиуса с определенной скоростью.

Что касается 1), я могу быть особенно тугим, но где еще на земле вы бы не разогнались? 2) Я так не думаю, я этого не говорил. Вся суть вопроса в том, что нормальная сила различна на полюсах и на экваторе. 3) Сила гравитации радиальная, поэтому ее векторная природа в данном случае не имеет значения. Нормальная сила противодействует этой радиальной силе, поэтому я не понимаю, почему здесь важна векторная природа?
1) Представьте, что Земля вращается. Когда вы стоите на полюсе, какой путь вы выбираете в пространстве относительно вашего наблюдателя? Подсказка: вы вообще не двигаетесь 2) Хорошо, наверное, я неправильно понял 3) Сила гравитации и нормальная сила радиальны, но центростремительное ускорение не радиально , по крайней мере, не сферически-радиально - оно цилиндрически-радиально (т.е. он указывает на ось вращения, а не на центр Земли, как другие). Таким образом, актуален и важен векторный характер сил.
Вот иллюстрация направлений этих сил , которую я нашел, погуглив.
1) Именно это я и сказал. На полюсах человек не вращается. Похоже, вы неправильно поняли почти все, что я написал, и я пытаюсь понять, у меня проблема или у вас. 3) На экваторе центростремительное ускорение радиальное. Следовательно, опять же, векторный характер силы не имеет значения.
Я цитирую ваш вопрос здесь - Однако на полюсах человек ускоряется . Это просто неправда. Я согласен с вами (как я уже писал в ответе), что частный случай экватора является подходящим местом для рассмотрения сил как скаляров.
Прошу искренне извинить, что должно было быть "Однако на экваторе" !
Хорошо, это имеет больше смысла. Вот почему вы, казалось, думали, что ускоряетесь на полюсах, и вы, казалось, волшебным образом переключались между нормальной силой на полюсах и на экваторе. Теперь я согласен с вашими рассуждениями. Единственное, что я хотел бы сейчас придраться, это то, что снижение веса происходит не из-за центробежной силы. Вы правы, но это кажется тривиальным различием. Считаете ли вы, что уменьшение веса связано с центробежной или центростремительной силой, зависит от выбора системы координат.
Я имел в виду, что многие люди пишут: «Причина, по которой вы весите меньше на экваторе, связана с центробежной силой», что для меня неверно, потому что центробежная сила вымышлена и появляется только тогда, когда вы рассматриваете вещи в вращающаяся система отсчета. На самом деле, настоящая причина — это центростремительное ускорение (если смотреть из инерциальной системы отсчета), а центробежная сила — это своего рода бухгалтерская операция, которую вам нужно выполнять при рассмотрении событий из вращающейся системы отсчета. На самом деле нет никакого объекта, обеспечивающего эту силу. Правильно ли будет сказать?
Это не так, я просто не думаю, что имеет смысл мнение, что центробежная сила менее «реальна», чем центростремительное ускорение. Вы должны измерять движение в некоторой системе координат; нет ничего плохого во вращающейся системе координат. Термин «фиктивная» сила указывает на то, что она не возникает в результате взаимодействия между объектами, а не на то, что она в каком-то смысле не реальна. Итак, я не согласен, я просто думаю, что вы тратите ненужные размышления на решение, являетесь ли вы «командным центростремительным» или «командным центробежным». Это оба полезных и эквивалентных способа учета сил.
Углубление понимания центробежной силы на экваторе и полюсах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v