Является ли вращение абсолютным? [дубликат]

Я думаю, во-первых, нам нужно различать принудительное круговое движение и круговое движение вокруг массивного тела по геодезической траектории.

Вращение вокруг точки возможно за счет центростремительной силы, например струны, соединяющей центр вращения с движущимся телом. В любом случае на тело действует центробежная сила, независимо от того, вращается центр с одной и той же угловой скоростью или нет. Кстати, центр как точка - это только геометрическое воображение, на самом деле центр тоже является телом с внешним расстоянием до центра и также подвергается действию центробежной силы.

Является ли вращение абсолютным?

Угловая скорость (угол, пройденный за единицу времени или обратная величина оборотов за единицу времени) любой точки вращающегося тела одинакова на любом расстоянии (радиусе) от центра вращения. Таким образом, для этого значения вращение является абсолютным. Но центробежная сила является функцией расстояния от центра и не является постоянной величиной.

Разве наблюдатель (А), движущийся по кругу вокруг точки в объекте, который вращается (относительно другого наблюдателя Б), не должен считать этот объект неподвижным? Или он почувствует силу, которая подразумевала бы ускорение?

Есть случай, когда вращающийся вокруг центра объект действительно не будет ощущать центробежную силу. В свободном пространстве объект, движущийся вокруг массивного тела, движется по геодезической траектории в гравитационном потенциале. Например, Земля делает один оборот за 24 часа, а МКС делает оборот вокруг Земли за 90 минут. А на большем расстоянии спутник мог бы совершить оборот за 24 часа вместе с Землей. В обоих случаях вы как космонавт не чувствуете никаких сил. Но по разнице вращения Земли и космического корабля можно рассчитать расстояние до Земли.

Это было основой важного эксперимента Ньютона, где он показал, что вращательное движение является абсолютным по сравнению с поступательным движением, которое не является таковым, это его знаменитый эксперимент с ведром.

По сути, мы можем сказать, что вращающаяся система находится в абсолютном покое, то есть безотносительно к чему-либо вне ее; тогда как о системе, движущейся поступательно, мы можем сказать только тогда, когда она находится в покое с какой-либо другой системой, то есть только относительно.

Однако Мах утверждал, что вращательное движение относительно; и это основа принципа Маха, который был важным соображением для Эйнштейна, когда он разработал ОТО; хотя спорно, в какой степени ОТО является махистской.

Позвольте мне объединить свой ответ с небольшим количеством истории науки.

В своей книге «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» (для краткости: «Начала») Ньютон утверждал, что вращение абсолютно. Ньютон использовал две линии рассуждений: одну, основанную на повседневных наблюдениях, и другую, основанную на мысленном эксперименте.

Повседневное наблюдение:
подумайте о ведре, наполовину наполненном водой. Когда вода циркулирует, поверхность воды вогнутая, когда вода не циркулирует, поверхность плоская. Определяющим фактором является то, находится ли вода в циркулирующем движении по отношению к окружающей среде в целом. Само ведро находится ближе всего к воде, но если не учитывать эффекты трения, состояние движения ведра не определяет, будет ли поверхность воды плоской или вогнутой.

Мысленный эксперимент:
представьте два объекта, находящихся на некотором измеримом расстоянии друг от друга. Представьте, что они окружены пустым пространством, нет видимой привязки к движению. Вопрос: два объекта стационарны или находятся в состоянии движения вокруг своего общего центра масс? Ньютон утверждал, что ответ очевиден: если два объекта ничего не соединяет и их относительное расстояние остается неизменным, то они не совершают кругосветное плавание. Чтобы два объекта совершали кругосветное плавание, должна быть обеспечена центростремительная сила; веревка или веревка из любого материала должны присутствовать, чтобы обеспечить требуемую центростремительную силу. Учитывая количество инерционной массы каждого объекта, вы можете вывести скорость вращения из измерения величины натяжения веревки.

Астроном де Ситтер (1873-1934) предложил следующее наблюдение/рассуждение:
Когда два небесных тела вращаются вокруг своего общего центра масс по эллиптической орбите, следующие характеристики остаются неизменными: плоскость орбиты сохраняет ту же ориентацию (как и при круговых орбитах), а эллипс продолжает указывать в одном и том же направлении. То есть без воздействия другого небесного тела сам эллипс никак не вращается. Астрономические наблюдения выявили системы двойных звезд, причем некоторые из этих систем имеют эллиптическую орбиту. Все наблюдения указывали в направлении этих невращающихся эллиптических орбит. Это было сильным подтверждающим доказательством того, что точка отсчета вращения везде в нашей галактике одна и та же. Другими словами, убедительные доказательства того, что вращение является абсолютным.

Наблюдатель в неинерциальной системе отсчета наблюдает фиктивные силы, такие как, в случае вращающейся системы отсчета, центробежная сила и сила Кориолиса. Эти силы нарушают третий закон Ньютона, потому что они не являются взаимодействием двух объектов. Инерциальная система определяется как система, в которой выполняются законы Ньютона.