Ускорение в неинерциальной системе отсчета

У меня есть концептуальное сомнение в отношении ускорения в неинерциальной системе. Чтобы объяснить сомнения без недопонимания, я собираюсь написать текст упражнения:

Платформа вращается с ю "=" 10 рад/с вокруг г -оси. Связан клубок, пряжей к г . Его расстояние до осей составляет 15 см, и он вращается с ю "=" 10 рад/с. Между платформой и мячом нет трения. Внезапно угловая скорость платформы уменьшается до ю "=" 2 рад/с. Найти скорость и ускорение мяча в системе платформы.

Я знаю, что ускорение мяча, рассчитанное в инерциальной системе отсчета, равно:

а 0 "=" а + а с с + а с

где а = ускорение, рассчитанное в неинерциальной системе отсчета, а с с "=" 2 ю × в , а с "=" ю 2 р ты р .

Так а "=" а 0 а с с а с

Я написал а "=" ю 2 р 2 ж р в + ж р 2 р , где ю р "=" ю ю

Но правильная формула а "=" ю 2 р 2 ю в ю 2 р

Я не понимаю

  1. почему а с должен иметь противоположный знак

  2. почему в а с и а с с угловая скорость - это угловая скорость платформы вместо относительной угловой скорости

Если трения нет, то какие силы действуют на шарик? Гравитация и напряжение двора. Так что же заставило бы мяч изменить свое постоянное вращение вокруг оси z ?

Ответы (1)

1) почему а с должен иметь противоположный знак.

а с - центробежное ускорение во вращающейся системе координат, испытываемое теннисным мячом.

а с "=" ( ю × р ) × ю
Ты отвечаешь за а с дает правильный знак и величину. Если вы нарисуете векторы для ю и р и примените правило правой руки (RHR), оно указывает в сторону от центра вращения. Какой бы знак вы ни выбрали для а 0 , центробежное ускорение должно иметь противоположный знак. В данном случае отрицательно.

2) почему в а с и а с с угловая скорость - это угловая скорость платформы, а не относительная угловая скорость

Вам нужно использовать ю здесь потому, что это вращение платформы в инерциальной системе. В последней строке текста упражнения вас спрашивают о скорости и ускорении в платформенной системе. Если вы используете относительную угловую скорость, ваши ответы будут отличаться от запрашиваемых.

См. Главу классической механики Тейлора, посвященную механике в неинерциальных системах отсчета (девятая глава в имеющемся у меня издании до публикации за декабрь 2001 г.)

Большое спасибо. По второму вопросу: я должен поставить ю р в а с с и {a_c}, если вопрос состоит в том, чтобы «найти ускорение мяча во вращающейся системе координат, угловая скорость которой определяется разностью между угловой скоростью мяча и угловой скоростью платформы». Не так ли?
@sunrise: я согласен с этим утверждением. Вы также должны использовать правильное значение для в в том кадре.