Zusammenfassung

Zentrifugalkraft und Coriolis-Kraft existieren nur innerhalb eines rotierenden Referenzrahmens und dienen dazu, die Newtonsche Mechanik in einer solchen Referenz "arbeiten zu lassen".

Also Ihr Lehrer ist korrekt ; Nach der Newtonschen Mechanik existiert die Zentrifugalkraft wirklich nicht. Es gibt jedoch einen Grund, warum Sie es dennoch definieren und verwenden können. Aus diesem Grund kann das Buch Ihrer Freundin auch als korrekt angesehen werden.

Details

Wie Sie wissen, funktionieren Newtons Gesetze in sogenannten "" Trägheitsrahmen der Referenz ". Ein Punkt auf der Erdoberfläche ist jedoch kein wirklich träger Bezugsrahmen, da er sich um den Erdmittelpunkt dreht. (Sie können sich das also als rotierendes Koordinatensystem vorstellen.) Die Newtonsche Mechanik gilt also nicht, wenn Sie die Bewegung beschreiben und einen Referenzpunkt auf der Erde verwenden möchten. Dies ist ziemlich unpraktisch, da wir hauptsächlich Dinge entwickeln möchten, die auf der Erde funktionieren.

Glücklicherweise gibt es einen Trick: Sie können einen Punkt auf der Erdoberfläche verwenden als Ihre Referenz und vorgeben , dass es sich um einen trägen Bezugsrahmen handelt, wenn Sie auch vorgeben , dass zusätzlich zu den realen Kräften einige externe "imaginäre" (fiktive) Kräfte existieren. Dies sind die Zentrifugalkraft und die Coriolis-Kraft.

Weiterführende Literatur

Wenn Sie an mehr interessiert sind, lesen Sie:

http: // en .wikipedia.org / wiki / Inertial_frame_of_reference
http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_force_%28rotating_reference_frame%29
http: // en .wikipedia.org / wiki / Coriolis_effect

Der Trick ist, dass die Zentrifugalkraft eine fiktive Kraft ist.

Die Zentrifugalkraft ist vorhanden! Tun Sie allen, die dies leugnen, Folgendes: xkcd.com/123. Es handelt sich jedoch um eine fiktive Kraft. So zitieren Sie Wikipedia:

Eine fiktive Kraft ist eine scheinbare Kraft, die auf alle Massen wirkt, deren Bewegung unter Verwendung eines nicht trägen Referenzrahmens wie eines rotierenden Referenzrahmens beschrieben wird.

Wenn Sie also in einem Karussell sitzen, können Sie fühlen, wie eine Kraft Sie herauszieht. Sie können es messen. Für dich existiert diese Kraft, aber für deine Mutter, die außerhalb des Karussells steht und dich beobachtet, gibt es keine Zentrifugalkraft. Sie kann sehen, wie das Karussell eine zentripetale Kraft auf Sie ausübt, sodass Sie dem Karussell folgen und nicht herunterfallen. Wenn nicht, führt Ihre Masse dazu, dass Sie in einer geraden Linie fahren und abfallen.

Der Grund, warum die beiden Beobachter unterschiedliche Kräfte beobachten, ist, dass das Karussell kein Trägheitsrahmen von ist Referenz, während der Boden, auf dem Ihre Mutter steht, ist.

In einem Trägheitsreferenzrahmen gibt es keine Zentrifugalkraft, aber es kann in einem nicht-Trägheitsreferenzrahmen sein.

Die Zentrifugalkraft scheint also vorhanden zu sein, da sich ein Beobachter in einem Karussell nicht in einem trägen Bezugssystem befindet. Durch Ändern der Referenzrahmen können Sie diese entfernen.

Da ich mit allen Antworten nicht einverstanden bin, werde ich versuchen, einige der Grundlagen der Wissenschaft zu erklären: Die Wissenschaft kann im Wesentlichen nicht erklären, warum die Dinge so ablaufen, wie sie es tun. Sie versucht lediglich, die Realität anhand von Beobachtungen in zu modellieren die Vergangenheit, um Ereignisse in der Zukunft vorherzusagen. Mit anderen Worten, das Definieren einer Zentrifugalkraft ist möglich, wie es beispielsweise das Buch Ihrer Freundin tut, aber es ist im größeren Schema des Physikmodells der Realität überflüssig, da andere Aspekte des Physikmodells verwendet werden können, um dieselben Ereignisse ohne Notwendigkeit zu beschreiben für eine solche Kraft.

Nun zu Ihrer ursprünglichen Frage: Gibt es eine Zentrifugalkraft?

• Nein , weil genau wie die Gravitationskraft / Gravitation / "Space Warping" oder sogar Dinge wie die elektroschwache Wechselwirkung existieren in keiner Weise, außer als Begriff zur Beschreibung eines beobachteten Musters in der Vergangenheit, das wir auch in Zukunft erwarten. Die Wissenschaft kann niemals * behaupten, etwas zu erklären, sondern nur immer effizientere und abstraktere Modelle erstellen, um zukünftige Ereignisse vorherzusagen.
• Nein , weil in Bei den allgemein anerkannten Modellen ** der Physik wird die Kraft nicht verwendet / definiert. Siehe die anderen Antworten dazu.
• Ja , in dem Sinne, dass es auf einer bestimmten Vorhersageebene nützlich ist, bestimmte Dinge ohne zu viel Abstraktion zu modellieren. Ebenso können bestimmte Dinge in der Chemie mit bestimmten "Gesetzen" erklärt werden, die die Physik in einer komplexeren und abstrakteren Form vorhersagen kann. Dies bedeutet nicht, dass die chemischen Gesetze nicht existieren, sie sind einfach weniger abstrakt.

* <small> Nun, um hier vollkommen richtig zu sein, wird so etwas wie Theologie von einigen Wissenschaftlern betrachtet und hat zumindest auf einer fundamentalen Ebene das Recht, den Anspruch geltend zu machen, unabhängig von der Frage, ob es etwas erklären kann oder nicht < / small>

** Modelle, wenn Sie beispielsweise das Newtonsche Modell und das neuere quantenphysikalische Modell als separate Modelle mit unterschiedlichen Abstraktionsebenen und nicht das quantenphysikalische Modell als einfach bessere neuere Version des Newtonschen Modells verwenden.

In der Newtonschen Physik bewegen sich Objekte weiterhin in einer geraden Linie, es sei denn, eine Kraft wirkt auf sie. Wenn sich ein Objekt nicht in einer geraden Linie bewegt, muss eine Kraft darauf einwirken.

Betrachten Sie Planeten . Warum fliegen sie nicht einfach auf einer geraden Linie in den Weltraum? Weil die Sonne sie zieht.

Betrachten Sie einen Stein am Ende einer Schnur. Warum fliegt es nicht weg, wenn es gedreht wird? Weil die Linie es an Ort und Stelle hält.

Wenn Sie in etwas geraten, das sich dreht (z. B. Karussell), fliegen Sie in einer geraden Linie davon, weil Sie es nicht waren. t an nichts festhalten.

Wenn Sie sich an etwas festhalten, werden Sie das Gefühl haben, als würde Sie etwas nach außen ziehen. Tatsächlich ziehen dich deine Arme nach innen (was dich davon abhält wegzufliegen) und du fühlst die Reaktion auf deine Aktion (auch Newtons Gesetze). Da Bewegung relativ ist, können Sie einige clevere Referenzpunkte definieren, die den Anschein erwecken, als würde eine Kraft Sie nach außen drücken, aber am Ende macht dies nicht viel Sinn.

Wenn Sie eine halten Beschleunigungsmesser Während Sie sich auf dem Karussell befinden, werden Sie feststellen, dass Sie eine Beschleunigung erfahren (was aufgrund von $ F = ma $ eine Kraft impliziert). Wenn Sie schnell genug drehen, spüren Sie auch die verschiedenen Auswirkungen großer Kräfte, die auf Sie ausgeübt werden, z. B. das Abfließen von Blut aus Körperteilen. Wenn Sie loslassen und losfliegen, werden Sie feststellen, dass der Beschleunigungsmesser keine Beschleunigung anzeigt und Sie keine spüren, selbst wenn Sie sich sehr schnell drehten. Wohin ging die "Zentrifugalkraft"? Es verschwand, sobald Sie aufgehört haben, eine zentripetale Kraft (in Richtung der Mitte) auf sich selbst auszuüben , indem Sie losgelassen haben.

Aus diesem Grund wird es nur als fiktive Kraft bezeichnet existieren, wenn Sie einen Referenzrahmen verwenden, in dem fiktive Kräfte auftreten können.

Der Schlüssel zum Rätsel ist, dass zum Zwecke der Erklärung der scheinbaren Kräfte auf jemanden, dem ein rotierender Bezugsrahmen erscheint, stationär definiert wird, beispielsweise alle Menschen Wesen überall muss möglicherweise die Zentrifugalkraft berücksichtigt werden, da sie dort zu sein scheint. Obwohl es abhängig von der Drehzahl klein sein kann. Welches ist, was das Lehrbuch Ihrer Freundin sagt. Um Newtons Bewegungsgesetze in einem trägen Bezugsrahmen darzustellen, wie es Ihre Lehrer getan haben, gibt es diese Zentrifugalkraft nicht. Sie könnten vernünftigerweise denken, dass einer dieser Gesichtspunkte, da sie sich widersprechen, so dumm sein muss, dass niemand es jemals sagen würde. Dies ist jedoch nicht der Fall.

"Zentrifugalkraft" und "Coriolis-Kraft" existieren als Begriffe in der Bewegungsgleichung eines Objekts relativ zu einem rotierenden Referenzrahmen:

• > Betrachten Sie "Drehen mit dem Referenzrahmen" als stationär. Das ist genau das, was "Referenzrahmen" bedeutet.
• Betrachten Sie ein Objekt zunächst "in Ruhe" (dh zu einem bestimmten Zeitpunkt dreht es sich mit dem Referenzrahmen), aber nichts ist in Platz, um es in Rotation zu halten. Als ob wir etwas auf einer Schnur in einem Kreis drehen und dann gleich loslassen, beginnen wir, seine Bewegung zu berechnen.
• Lassen Sie die Zeit von diesem Anfangspunkt aus laufen.

Dann Das Objekt bewegt sich vom Rotationszentrum weg. In einem trägen (nicht rotierenden) Referenzrahmen war es anfangs nicht in Ruhe. In diesem Referenzrahmen würden wir sagen, dass es sich in einer geraden Linie bewegt. Im rotierenden Referenzrahmen beschleunigt es von der Mitte weg - die anfängliche Beschleunigung ist direkt weg, aber es beginnt, einem gekrümmten Pfad zu folgen.

Die "Kraft", die die anfängliche "Beschleunigung" verursacht, heißt " Zentrifugalkraft "und die" Kraft ", die auf einen sich bewegenden Körper in einem rotierenden Rahmen wirkt und die Kurve verursacht, wird als" Corioliskraft "bezeichnet

Aber die Bewegungsgleichungen in einem rotierenden Referenzrahmen sind schrecklich, und die Bewegungsgleichungen in einem trägen Referenzrahmen sind wirklich einfach. Also, wer kümmert sich um rotierende Referenzrahmen, um einer "Kraft" einen Namen zu geben, die in den Trägheitsreferenzrahmen, die wir für die Berechnung bevorzugen, nicht existiert? Menschen, die auf einem Planeten leben, sind wer. Diese nicht vorhandenen Kräfte müssen berücksichtigt werden, wenn Sie den Flug einer Artillerie-Granate mit ausreichender Reichweite oder die Bewegung des Wetters relativ zum Boden und nicht relativ zu einem festen Punkt im Raum, durch den die Erde verläuft, genau berechnen möchten dreht sich.

Existieren sie? Wenn Sie einen rotierenden Bezugsrahmen nehmen, können sie wie jede andere Kraft beobachtet werden, und wir erleben sie subjektiv, wenn wir schnell genug drehen. Wenn Sie einen trägen Bezugsrahmen verwenden, gibt es in den Gesetzen der Physik keinen solchen Begriff. Also ja, sie existieren, Sie können sie messen, wenn Sie auf einem Planeten stehen. Nein, sie existieren nicht wirklich, sie sind nur ein Nebenprodukt des von Ihnen gewählten Referenzrahmens. Ein bisschen wie die Schwerkraft in der allgemeinen Relativitätstheorie ist ein Nebenprodukt der Wahl eines "unnatürlichen" Referenzrahmens, der der Krümmung der Raum-Zeit nicht folgt ;-)

Beachten Sie, dass in beiden Referenzrahmen träge oder rotierend erfährt ein Objekt, das im rotierenden Rahmen stationär bleibt (und sich im Trägheitsrahmen in einem Kreis dreht), notwendigerweise eine "Zentripetalkraft" (eine Kraft in Richtung der Mitte). Die Schwerkraft bewirkt also, dass Dinge umkreisen, und die Spannung in einem Stück Schnur bewirkt, dass ein sich drehender Poi einer Kreisbahn folgt. Was also "Zentrifugalkraft" in einem rotierenden Referenzrahmen wirklich ist, ist der Begriff, den Sie benötigen, um die Anforderung zu erfüllen, dass ein stationäres Objekt 0 Nettokraft erfahren muss. In einem Trägheitsrahmen ist das Objekt, das einen Kreis beschreibt, nicht stationär , sodass es keine Nettokraft von 0 erfährt, sodass es keinen Ausgleichsterm gibt.

Sie haben etwas vor, wenn Sie über gleiche und entgegengesetzte Kräfte sprechen. Da das sich drehende Objekt eine Zentripetalkraft erfährt, muss das Objekt, das diese Kraft ausübt, notwendigerweise eine gleiche und entgegengesetzte Kraft erfahren. Der Mond zieht die Erde in ihre Richtung und die Schnur des Poi zieht Ihre Hand in Richtung des Poi. Dies ist nicht das, was normalerweise als "Zentrifugalkraft" bezeichnet wird, aber es ist vom Zentrum entfernt und es existiert "wirklich".

Zentrifugalkraft ist eine Kraft, die rotierende Objekte vom Rotationszentrum wegzieht. Zentrifugalkraft ist Teil der Newtonschen Mechanik und leitet sich aus dem zweiten Newtonschen Gesetz ab. $$ F = ma $$ span> Wobei $ F $ span> Kraft in Newton ist, $ m $ span> die Masse eines Objekts und $ a $ span> ist Beschleunigung. Bei Kreisbewegungen ist die Beschleunigung $ a = \ frac {v ^ 2} {r} $ span> und die vollständige Gleichung für die Zentrifugalkraft lautet $$ F = \ frac {mv ^ 2} {r} $$ span> Wobei $ v $ span> Geschwindigkeit ist und $ r $ span> ist der Radius. Hier ist ein Beispielbild einer Kreisbewegung und einer auf ein Objekt einwirkenden Zentrifugal- und Zentripetalkraft:

_{(Quelle: EXPLAINTHATSTUFE) sub>}

Gleiches gilt für Piloten von Düsenflugzeugen:

Sie erfahren eine Zentrifugalkraft, und wenn diese Kraft ausreicht, treten sie auf kann das Bewusstsein verlieren.

BEARBEITEN:

Stellen Sie sich einen Bus und jemanden vor, der darin steht, und plötzlich dreht der Busfahrer den Bus, weil das Auto änderte seine Geschwindigkeitsrichtung, die es beschleunigt hat, während sich jemand, der stand, weiter in die alte Richtung bewegte, weil er / sie fallen wird, aber weil der Busfahrer sehr kaum sitzt, wird er eine Zentrifugalkraft erfahren. Es ist einfacher, sich ein Raumschiff vorzustellen, wenn es relativ zum Raumschiff schwebte und das Raumschiff seine Bewegungsrichtung geändert hat, beschleunigt es sich, während es sich weiter in die alte Richtung bewegt, damit es keine Zentrifugalkraft erfährt , während Raumschiff wird. (Ich habe eine nette Animation über diese Situation im Raumschiff gefunden hier klicken.)

Mal sehen, wie Trägheitspseudokräfte (wie die zentrifugale Pseudokraft) in der Theorie der Newtonschen Mechanik entstehen. ^{1 sup>}

Regel: Newtons Gesetze setzen voraus, dass Sie in einem Trägheitsrahmen arbeiten.

Die erste Regel kann als eine Möglichkeit zum Definieren oder Identifizieren dieser Frames angesehen werden (vorausgesetzt, Sie können ohnehin Kräfte identifizieren).

Diese drei Gesetze geben keine direkten Hinweise zur Durchführung von Physik in nicht trägen Rahmen.

Möglichkeit, reale Kräfte zu identifizieren

Wenn Sie eine einzelne physische Situation aus mehreren Referenzrahmen untersuchen, können ^{2 sup> einige "Kräfte", die Sie sehen, ihre Richtung oder Größe zwischen den Rahmen ändern, während andere hartnäckig gleich bleiben. 3 sup> Diejenigen, die immer gleich sind, sind "echt".}

Beobachtung: Manchmal ist es schön, Physik in nicht trägen Rahmen zu machen.

Wenn Sie in einem sich bewegenden Fahrzeug sitzen und eine schöne Tasse Kaffee auf ein Tablett stellen. Es sitzt dort, in Ruhe relativ zu dir. Im Unterricht würden wir diese Art der Beobachtung verwenden ("Es sitzt nur da."), Um Dinge zu identifizieren, die sich im Gleichgewicht befinden, und dann würden wir (anhand des zweiten Gesetzes) behaupten, dass die Summe der auf sie einwirkenden Kräfte ist Null.

Und wenn sich Ihr Fahrzeug in gleichmäßiger Bewegung befindet, wäre diese Identifizierung korrekt. Aber wenn Ihr Fahrzeug beschleunigt (Geschwindigkeitsänderung, Kurvenfahrt, beides ...), ist dies formell falsch. Die Tasse beschleunigt auch .

Aber we möchte vielleicht trotzdem mit unserer üblichen Analyse fortfahren. Hier kommen intertiale Pseudofoces ins Spiel.

Plan: Lass es uns festnageln!

Unser Zurrschema ist sehr einfach. Wir beginnen mit der Physik, die uns Newtons Gesetze geben; Verschieben Sie alle unbequemen Beschleunigungen von der rechten zur linken Seite. und nennen Sie die neuen Begriffe auf der LHS "Kräfte".

Das ist der ganze Scheiß.

Rundum-Beispiel

Betrachten Sie aus Gründen der Konkretheit ein Auto, das $ 20 \, \ mathrm {m / s} $ span> um eine Kurve mit dem Radius $ 10 fährt \, \ mathrm {m} $ span>. Wir nehmen an, dass der vom Antriebsstrang bereitgestellte Stoß den Luftwiderstand und die Rollreibung ausgleicht und dass die einzige nicht ausgeglichene Kraft die statische Reibung ist, die auf die Innenseite des Kreises gerichtet ist.

1. Richten Sie die Newtonschen Gesetze in einem Trägheitsrahmen ein \ begin {align} \ sum_i \ vec {F} _i & = m \ vec {a} \\ \ vec {F} _ \ text {push} + \ vec {F} _ \ text {drag} + \ vec {f} & = m \ frac {v ^ 2} {r} \ left (- \ hat {r }\Recht) \\ \ vec {f} & = -m \ frac {v ^ 2} {r} \ hat {r} \;. \ end {align} span>

2. Entscheiden Sie, dass die Dinge in unserem nicht trägen Rahmen "in Ruhe" sein sollen, und verschieben Sie diesen unbequemen Begriff auf die andere Seite. ^{4 sup> \ begin {align} \ vec {f} + m \ frac {v ^ 2} {r} \ hat {r} & = 0 \;. \ end {align} span> Dies ist eine rein formale mathematische Operation.}

3. Geben Sie dem Begriff, den wir gerade verschoben haben, einen Namen $ \ vec {F} _ \ text {zentrifugal} = m \ frac {v ^ 2} {r} \ hat {r} $ span>, so dass die Gleichung nun zwei "Kräfte" hat \ begin {align} \ vec {f} + \ vec {F} _ \ text {zentrifugal} & = 0 \;. \ end {align} span> Aufgrund des Subtraktionsprozesses hat diese neu erzeugte "falsche" Kraft die entgegengesetzte Richtung wie die tatsächliche Beschleunigung.

   Tradiational, jedoch schreiben wir diese Kraft in Form der Rotationsgeschwindigkeit $ \ Omega $ span> des Frames $ \ vec {F} _ \ text {zentrifugal} = mr \ Omega ^ 2 \ hat {r} $ span>.

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Allgemeiner

Es gibt eine Standardmethode, um generell mit komplizierten Bewegungen ohne Trägheit umzugehen. Es werden vier Pseudokräfte entwickelt, die sich jeweils auf eine bestimmte Art von Verhalten beziehen.

• Eine Pseudokraft, die sich auf Beobachter mit geradliniger Beschleunigung bezieht $ \ vec {A} $ span> in Bezug auf einen Trägheitsrahmen (seltsamerweise hat dieser keine Tradition Name; ich nenne es manchmal "Sicherheitsgurt Pseudoforce" ): $$ \ vec {F} _ \ text {Sicherheitsgurt} = -m \ vec {A} \ ;. $$ span>

• Die "zentrifugale" oder "zentrifikale" Pseudokraft, die sich auf den Beobachter beim Drehen mit Winkelgeschwindigkeit bezieht $ \ Omega $ span> in Bezug auf einen Trägheitsrahmen. Dies betrifft alle Objekte, einschließlich der ruhenden Objekte in Bezug auf den Betrachter. Wir haben es gerade ^{5 sup> berechnet $$ \ vec {F} _ \ text {zentrifugal} = -m \ vec {\ Omega} \ times (\ vec {\ Omega} \ times \ vec {v} _b) \;. $$ span>}

• Die Pseudokraft "Coriolis" , die sich ebenfalls auf Rotationen bezieht, jedoch nur für Objekte beobachtet wird, die sich mit der Geschwindigkeit bewegen $ \ vec {v} _b $ span> im nicht trägen Rahmen. $$ \ vec {F} _ \ text {Coriolis} = -2m \ vec {\ Omega} \ times \ vec {v} _b \;, $$ span> Dabei ist $ \ vec {v} _b $ span> die Geschwindigkeit, die im nicht trägen Rahmen beobachtet wird.

• Die "Euler" -Pseudokraft, die für Beobachter auftritt, die eine Winkelbeschleunigung relativ zu einem Trägheitsrahmen erfahren. $$ \ vec {F} _ \ text {Euler} = -m \ frac {\ mathrm {d} \ vec {\ Omega}} {\ mathrm {d} t} \ times \ vec {x} _b \ ;. $$ span>

Detaillierte mathematische Entwicklungen zu diesem Thema finden Sie in typischen Lehrbüchern für Mechaniker der Oberklasse oder für Hochschulabsolventen.

Aber ... existieren Pseudokräfte bereits ?!?

Ja? Nein? Kommt darauf an?

Dies ist im Grunde eine philosophische Frage, die sich darauf bezieht, wie Sie "existierend" verstehen. Ihre Größe und Richtung hängen von dem Rahmen ab, aus dem Sie eine physische Interaktion betrachten, wodurch sie sich definitiv von den "realen" Kräften unterscheiden, die diese Eigenschaft nicht haben.

Für mich ist es wichtig, eine starke Unterscheidung zwischen "realen" und "pseudo" Kräften aufrechtzuerhalten. Aber ich bin vollkommen glücklich, in nicht trägen Rahmen zu arbeiten, wenn das mein Leben leichter macht.

Bonus: Wofür gehen die Leute in Bezug auf die Schwerkraft vor?

Haben Sie bemerkt, dass alle von mir angegebenen Pseudokraftdefinitionen genau einen Faktor für die Masse des Objekts enthalten? Das bedeutet, dass alle Objekte dieselbe "Zentrifugal" - oder "Coriolis" -Beschleunigung erfahren, was der Regel entspricht, dass alles mit der gleichen Beschleunigung fällt.

Wie sich herausstellte, stellte Einstien, als er auf dem Weg durch das Unkraut zur allgemeinen Relativitätstheorie fand, fest, dass er eine Theorie geschaffen hatte, in der die Schwerkraft auch eine träge Pseudokraft war (und sie zum Teufel ist für den Alltag "real" genug Zwecke, nicht wahr?).

Im Allgemeinen beobachten Sie die Welt im Allgemeinen aus einem nicht trägen Rahmen, wenn Sie im Labor in Ruhe stehen. Der Trägheitsrahmen ist das, was Sie auf dem Ball stehen sehen (oder neben dem Ball schweben), den der Ausbilder gerade fallen gelassen hat.

^{1 sup> In dieser Diskussion werde ich diese Klasse scheinbarer Kräfte, die in nicht trägen Rahmen auftreten, konsequent als "Pseudokräfte" identifizieren, um sie einfach von den auftretenden "realen" Kräften zu unterscheiden in allen Frame Trägheit oder auf andere Weise.}

^{2 sup> Es ist wichtig, dass ich Folgendes hervorhole: eine Reihe von physischen Ereignissen, wie sie von Beobachtern mit unterschiedlichen Bewegungszuständen gesehen werden. Nicht mehrere Ereignisse, die durch unterschiedliche Bewegungen der Teilnehmer gekennzeichnet sind.}

^{3 sup> Hier sind Richtung und Größe als ihre inneren Werte zu identifizieren. Machen Sie sich keine Sorgen über das Ändern von Komponenten, sondern nur über das Ändern der Natur.}

^{4 sup> Die hier angezeigten Werte "at reast" und "balance" dienen lediglich der Motivation. Sie sollten keine Implikation lesen, dass diese Analyse nur für ruhende Dinge im nicht trägen Rahmen gilt Tatsächlich sind die Coriolis-Kräfte nur für diese Bewegung im nicht trägen Rahmen interessant.}

^{5 sup> Bisher habe ich die Zentrifugalkraft in ihrer einfachsten Form geschrieben (das Ermitteln der Richtungen war einfach, da sie nur "in" oder "out" sind).Aus Gründen der Übereinstimmung mit dem Folgenden verwende ich $$ \ vec {F} _ \ text {centrifual} = -m \ vec {\ Omega} \ times (\ vec {\ Omega} \ times \ vec {x} _b)$$ span> Dabei ist $ \ vec {\ Omega} $ span> die Winkelgeschwindigkeit des Vektors und $ \ vec {x} _b $ span> beginnt die Position des Objekts in einem Koordinatensystem mit seinem Ursprung auf der Rotationsachse.Vertrau mir.Es ist das gleiche.}

Das Buch Ihrer Freundin ist falsch.

.... ist auf die Masse des Objekts zurückzuführen, die der nach innen gerichteten zentripetalen Beschleunigung widersteht, die das Objekt erfährt. "

Die Zentrifugalkraft ist nicht darauf zurückzuführen Der Widerstand gegen Beschleunigung wird als "Trägheit" bezeichnet. Die Zentrifugalkraft tritt nur in einem nicht trägen rotierenden Referenzrahmen auf.

Hier ist meine Ergänzung für das, was es wert ist.

Stellen Sie sich vor, Sie schweben in einer großen Kiste (wie einem Aufzug) im Weltraum. Zuerst schweben Sie und die Box nur herum. Sie können sich von jeder Seite der Box zur anderen bewegen, sich drehen usw. Es gibt kein Gefühl von Auf oder Ab. Irgendwann beginnt die Box in einer geraden Linie in einer Richtung senkrecht zu einer der Seiten der Box bei $ 9,8 ms ^ {- 2} $ (der Beschleunigung der Schwerkraft, die wir alle kennen und lieben) zu beschleunigen. Die Beschleunigung wird durch eine äußere Kraft auf die Box verursacht, möglicherweise eine Rakete, die an der Außenseite der Box angebracht ist. Diese Kraft ist real. Nennen wir es die "Gravipetalkraft". Aufgrund dieser Beschleunigung haben Sie das Gefühl, auf eine der Seiten der Box gefallen zu sein (eine der beiden Seiten, die senkrecht zur Beschleunigungsrichtung stehen). Du hast die Seite getroffen. Sie bemerken, dass Sie an dieser Seite hängen bleiben. Sie versuchen sich zu bewegen und erkennen, dass Sie auf dieser Seite aufstehen können. Sie spüren jetzt, dass Sie die Schwerkraft erfahren. Das ist keine Schwerkraft. Dies ist eine fiktive Kraft, die aufgrund der Beschleunigung des Referenzrahmens (der Box) auftritt. Nennen wir es die "Schwerkraft". (Habe ich gerade ein Wort erfunden?). Es ist nicht echt. Sie wissen nicht, dass Sie beschleunigen, und verwechseln dieses Gefühl daher mit einer Kraft. Sie können die Kraft jedoch messen, da diese Kraft das Gefühl dieser Beschleunigung Ihres Referenzrahmens vermittelt.

Nun kehren wir in kreisenden Bewegungen zu einem Körper zurück.Es ist die gleiche Idee.Der Körper beschleunigt in Richtung Bewegungszentrum.Diese Beschleunigung ist auf die Spannung in der Saite zurückzuführen, die die Zentripetalkraft ist.Es ist real.Es gibt Spannung in der Saite.Das Objekt weiß nicht, dass es beschleunigt.Warum nicht?Der gleiche Grund, warum Menschen so lange gebraucht haben, um zu erkennen, dass sich die Erde bewegt.Aus unserer Sicht sind wir stationär und können alles andere um uns herum sehen.Der Körper führt alle seine Berechnungen durch, während er sich in diesem beschleunigenden Referenzrahmen befindet.Es spürt den Effekt der Beschleunigung des Referenzrahmens, verwechselt ihn jedoch mit einer Kraft auf sich selbst.Es nennt es die Zentrifugalkraft.Der Körper hat die Physik falsch interpretiert.Diese Kraft existiert nicht.

Es gibt keine Zentrifugalkraft.Nehmen Sie das Beispiel einer hängenden Kette in einem Gravitationsfeld, das auf dem Referenzrahmen der Erde stationär ist.Die Beschleunigung aufgrund der Erdrotation ist viel geringer als die Erdbeschleunigung. Ignorieren wir sie also.Auf das untere Glied wirken die 2 Kräfte, die Schwerkraft und eine gleiche und entgegengesetzte Kraft durch das zweite Glied von unten.Nun ist die Kraft, die das untere Glied von unten auf das Glied ausübt, gleich und entgegengesetzt zu der Kraft, die das zweite Glied von unten auf das untere Glied ausübt, und ist das Gewicht eines herunterziehenden Glieds.Es gibt auch eine Gravitationskraft auf die Verbindung, die als zweites von unten das Gewicht der Verbindung darstellt.Wir wissen, dass seine Nettobeschleunigung 0 ist, was bedeutet, dass das dritte Glied von unten eine Kraft auf das zweite Glied von unten ausübt, was eine Aufwärtskraft des Gewichts von 2 Gliedern ist

Betrachten Sie nun das Beispiel einer Kette in einem gleichmäßig beschleunigenden, nicht rotierenden Referenzrahmen, der mit 1 g beschleunigt, wie z. B. eine Rakete, die in Richtung von unten nach oben beschleunigt, wie es Raketen normalerweise tun, wo es buchstäblich extrem wenig Schwerkraft gibt, wie z Raum zwischen Galaxien. Ich werde nur das Ergebnis angeben und später erklären, warum es sinnvoll ist. Es hängt in der Richtung entgegen der Beschleunigung, die zum Boden der Rakete zeigt. Kraft ist gleich Masse mal Beschleunigung. Die dem Boden am nächsten gelegene Verbindung beschleunigt mit 1 g, was bedeutet, dass die auf sie einwirkende Gesamtkraft das Gewicht einer Verbindung ist. Die einzige Kraft, die auf den Verbindungsschrank zum Boden der Rakete ausgeübt wird, ist die Kraft, die die Verbindung, die dem Boden der Rakete am nächsten liegt, auf sie ausübt. Dies ist die Kraft des Gewichts eines Glieds in Richtung von unten nach oben der Rakete. Die Verbindung, die dem Boden der Rakete am nächsten liegt, beschleunigt ebenfalls mit 1 g, sodass die auf sie einwirkende Gesamtkraft das Gewicht einer Verbindung in der Richtung vom Boden der Rakete bis zur Oberseite der Rakete sein muss. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz muss die Verbindung, die dem Boden am nächsten liegt, eine Kraft des Gewichts eines Glieds auf das dem Boden am nächsten liegende Glied in Richtung von unten nach oben ausüben eine Kraft auf das Glied ausüben, die dem Boden am nächsten liegt und dem Gewicht eines Glieds in Richtung von oben nach unten entspricht. Jetzt wissen wir, dass die Gesamtkraft, die von unten auf das Glied wirkt, das Gewicht eines Glieds in Richtung von unten nach oben auf die Rakete ist, so dass das dem Boden der Rakete am nächsten liegende Glied eine Kraft auf das Glied ausübt Sekunde am nächsten am Boden des Gewichts von 2 Gliedern in Richtung von unten nach oben auf der Rakete.

Dadurch können Sie nicht zwischen einem Gravitationsfeld ohne Beschleunigung und einem Beschleunigungsfeld ohne Gravitationsfeld unterscheiden. Betrachten Sie nun das Beispiel einer Kette, die in der Nähe des Randes von etwas hängt, das sich in Abwesenheit eines Gravitationsfeldes dreht. Im Kreis zu fahren ist eine Art Beschleunigung. Die Geschwindigkeit kann in Bezug auf die Positionskomponente definiert werden. In ähnlicher Weise wird die Beschleunigung auch in Bezug auf die Geschwindigkeitskomponente definiert. Ich denke wirklich, dass Experimente zeigen, dass es konsistent ist, dass die Kraft extrem nahe an der Masse mal der Beschleunigung liegt, wenn diese Definition der Beschleunigung für Geschwindigkeiten verwendet wird, die niedrig genug sind, damit relativistische Effekte einen extrem geringen nicht messbaren Effekt haben. Sonst hätte ich es anders herausgefunden. Ich habe manchmal ein Ei in die Luft geworfen und der Luftwiderstand ist zu klein, als dass ich ihn mit bloßem Auge erkennen könnte, und er scheint sich gleichmäßig zu beschleunigen. Im Fall der Kette, die im sich drehenden Bezugsrahmen hängt, dreht sich jedes Glied im Kreis und beschleunigt daher. Die einzigen Kräfte, die auf es wirken, sind die durch die Glieder auf beiden Seiten. Ich weiß, dass die Beschleunigung nicht für jeden Link im sich drehenden Objekt gleich ist.

Gemäß dem Lehrbuch, das ich für Physik der 12. Klasse hatte, können Sie ein beschleunigendes Objekt als Referenzrahmen verwenden und entscheiden, die Kraft in diesem Referenzrahmen als Beschleunigung eines Objekts in diesem Referenzrahmen geteilt durch zu definieren Die Masse dieses Objekts in diesem Referenzrahmen. Wenn sie also Dinge in Form eines sich drehenden Referenzrahmens beschreiben, können Sie sagen, dass im Referenzrahmen des sich drehenden Objekts eine Zentrifugalkraft auf das Objekt wirkt. Wenn Sie nun berechnen, wie sich ein Objekt, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, im Referenzrahmen eines sich nicht beschleunigenden, gleichmäßig gegen den Uhrzeigersinn drehenden Objekts bewegt, was erhalten Sie? Die Beschleunigung im Referenzrahmen des sich drehenden Objekts ist der Abstand von der Mitte mal der Winkelfrequenz im Quadrat in Richtung vom Zentrum weg plus eine Beschleunigung, die doppelt so hoch ist wie die Geschwindigkeit im Drehrahmen von 90 ° im Uhrzeigersinn der Geschwindigkeit in der sich drehende Bezugsrahmen. Die Komponente der Beschleunigung, die von der Position im Referenzrahmen abhängt, wird als Zentrifugalkraft bezeichnet, und die Komponente, die von der Geschwindigkeit im Referenzrahmen abhängt, wird als Coriolis-Kraft bezeichnet

Zentrifugalkraft existiert ... es ist eindeutig die Kraft, die eine Zentrifuge zum Funktionieren bringt:

http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifuge

Kann ein Objekt in einer Zentrifuge nicht ohne Zentrifugalkraft drehen, oder? =)