Дурилка для учащихся- В природе не существует центробежных сил!

[Alexpo]

Кроме силы тяжести и силы реакции опоры со стороны диска, будут ли действовать на шарик ещё какие-нибудь силы по мере вращения диска? Если да, то какие.

Со стороны диска сила трения. Со стороны барьера: перпендикулярная барьеру сила, приводящая шарик в движение , и тоже сила трения. Больше сил нет.

Под действием перпендикулярной к барьеру силы (направлена по касательной к диску, перпендикулярно радиусу диска) шарик начнет удаляться от центра и слетит с диска. Центробежной силы (т.е. вдоль радиуса-барьера не существует).

[Иван Александрович]

Ув. Alexpo, по поводу причин и следствий.


Кроме силы тяжести и силы реакции опоры со стороны диска, будут ли действовать на шарик ещё какие-нибудь силы по мере вращения диска? Если да, то какие.

Тёмно- зелёная полоска что означает? силу воздействия на шарик? а если на диске нет каких - либо зацепов, а диск обладает минимальной силой трения?

[Воробей]

Со стороны диска сила трения. Со стороны барьера: перпендикулярная барьеру сила, приводящая шарик в движение , и тоже сила трения. Больше сил нет.

Под действием перпендикулярной к барьеру силы (направлена по касательной к диску, перпендикулярно радиусу диска) шарик начнет удаляться от центра и слетит с диска. Центробежной силы (т.е. вдоль радиуса-барьера не существует).

Спасибо.

Что бы не произошло путаницы в процессе общения, правильно ли я указал силу, о которой Вы говорите?



Что бы не загромождать рисунок - силу тяжести, силу реакции опоры со стороны диска и силы трения поверхностей я пока опустил.

Если всё на правильном пути, не будете ли Вы любезны указать природу этой перпендикулярной баръеру силы. Как она называется? В каком направлении она будет двигать шарик? Ну и самое важное, как её выразить математически?

[Воробей]

Тёмно- зелёная полоска что означает?

Синеватая полоска это баръер вдоль радиуса диска.

силу воздействия на шарик?

Нет. Это баръер вдоль радиуса диска.

а если на диске нет каких - либо зацепов, а диск обладает минимальной силой трения?

Тогда рисунок выглядел бы иначе.

[Alexpo]

Если всё на правильном пути, не будете ли Вы любезны указать природу этой перпендикулярной баръеру силы. Как она называется? В каком направлении она будет двигать шарик? Ну и самое важное, как её выразить математически?

Сила нарисована правильно.
Природа: Шарик и диск считаем вначале неподвижными. Когда вы начнете раскручивать диск (увеличивать его скорость), все равно силой какой природы, барьер будет давить на шарик увеличивая его скорость (создавая ускорение).  По природе - это сила упругости барьера и направлена она перпендикулярно барьеру. Благодаря такому направлению силы шарик при этом начнет смещаться к краю диска. Как известно линейная скорость при увеличении расстояния от центра растет, так что сила будет нарастать. Причем, даже если скорость диска станет постоянной, в то время как шар еще не слетит с него, эта сила  будет существовать из-за смещения шара к краю диска с увеличением скорости.

В силу движения шара к краю и изменения при этом силы простого математического выражения для нее я не знаю. Хотя, разумеется, если сесть и подумать, написать ее в зависимости от времени можно.

[Herodotus]

2 m omega v. (Во вращающейся системе отсчёта это сила, противодействующая силе Кориолиса). Скорость шарика всегда направлена по радиусу, поэтому выражение такое простое, а какая она будет по величине - зависит от начальных условий.

[Alexpo]

2 m omega v. (Во вращающейся системе отсчёта это сила, противодействующая силе Кориолиса). Скорость шарика всегда направлена по радиусу, поэтому выражение такое простое, а какая она будет по величине - зависит от начальных условий.

Насколько, я понимаю, это в том случае, если диск уже вращается с постоянной угловой скоростью omega? Т.е. без учета этапа разгона. Скорость v - это скорость вдоль радиуса? v должна зависеть от времени. Так что если все учесть просто не будет...

[Herodotus]

Насколько, я понимаю, это в том случае, если диск уже вращается с постоянной угловой скоростью omega? Т.е. без учета этапа разгона. Скорость v - это скорость вдоль радиуса? v должна зависеть от времени. Так что если все учесть просто не будет...

А в чём проблема? Если хотите переменную скорость вращения диска, добавьте массу * угловое ускорение Х радиус (векторно). И скорость, и положение, и сила реакции - естественно, все они будут зависеть от времени даже при постоянной угловой скорости.

Только лучше рассмотреть тогда шарик в радиальном жёлобе, иначе при уменьшении угловой скорости он может оторваться от барьера и покатиться свободно.

[Воробей]

Сила нарисована правильно.
Природа: Шарик и диск считаем вначале неподвижными. Когда вы начнете раскручивать диск (увеличивать его скорость), все равно силой какой природы, барьер будет давить на шарик увеличивая его скорость (создавая ускорение).  По природе - это сила упругости барьера и направлена она перпендикулярно барьеру. Благодаря такому направлению силы шарик при этом начнет смещаться к краю диска. Как известно линейная скорость при увеличении расстояния от центра растет, так что сила будет нарастать. Причем, даже если скорость диска станет постоянной, в то время как шар еще не слетит с него, эта сила  будет существовать из-за смещения шара к краю диска с увеличением скорости.

Спасибо. Раз правильно, значит можно ехать дальше. Вы говорите, что баръер будет давить на шарик по мере раскручивания диска. С этим трудно не согласиться. Тогда попутный вопрос, будет ли баръер давить на шарик, если диск вращается с постоянной скоростью? Как называется эта сила? Почему эта сила заставляет двигаться шарик в перпендикулярном направлении? Будет ли продолжать существовать эта сила, если шарику не позволить двигаться вдоль радиуса?

В силу движения шара к краю и изменения при этом силы простого математического выражения для нее я не знаю. Хотя, разумеется, если сесть и подумать, написать ее в зависимости от времени можно.

А давайте не будем пока что заходить далеко в лес, разберёмся более основательно с этой перпендикулярной силой. Я сейчас сижу в кресле на поверхности вращающейся Земли. Действует ли на меня сила, в перпендикулярном земному радиусу направлении? Как она называется? Окажет ли она какое влияние на мой вес? Есть ли тому математическое выражение?

Извиняюсь за множество вопросов, не посчитайте это занудством. )<

[Воробей]

А в чём проблема?

Проблема в том, что центробежной силы, согласно Alexpo, не существует, а тело массой 1 кг на экваторе весит меньше чем на полюсе. Для того, чтобы что-то стало меньше весить, должна быть приложена реальная сила, противодействующая силе тяжести Земли.
Давайте вместе эту силу и поищем.

[Alexpo]

Тогда попутный вопрос, будет ли баръер давить на шарик, если диск вращается с постоянной скоростью?

Вы невнимательны. Я ответил на этот вопрос, но  повторю. Далее пренебрегаем силой трения и сопротивлением воздуха. Если позволить шарику смещаться  вдоль радиуса, то будет.

Почему эта сила заставляет двигаться шарик в перпендикулярном направлении?

Потому что она  направлена так. Нормальная  реакция опоры.

Будет ли продолжать существовать эта сила, если шарику не позволить двигаться вдоль радиуса?

Нет, если диск  вращается равномерно. Шарик будет удерживаться на месте силой, направленной к центру - центростремительной силой.

Я сейчас сижу в кресле на поверхности вращающейся Земли. Действует ли на меня сила, в перпендикулярном земному радиусу направлении?

Не действует, при равномерном движении Земли вместе с атмосферой. Ваш вес зависит от вращения из-за того, что  ваша скорость направлена по касательной, и инерция пытается вас оторвать от поверхности Земли (движение по касательной означает удаление от центра Земли). Гравитация не дает этого сделать, возвращая нас назад  к поверхности, но давление на поверхность (вес) это  уменьшает. Центростремительной силой является гравитационная. Центробежной силы нет. Вверх нас тянет инерция из-за направления скорости.

[Воробей]

Центробежной силы нет. Вверх нас тянет инерция из-за направления скорости.

Ну хорошо. Тогда можно отменить силы связанные с перегрузками во время торможения. Это всего лишь инерция в связи с изменяющейся скоростью. Сила трения есть, а вот силы от перегрузки, возникшей в связи с трением - нет.

С какой силой действует реактивная струя? - Да нет там никакой силы. Это всего лишь инерция изменяющих своё положение в пространстве молекул. Изменение положения есть, а реактивной силы - нет. Фикция.

В правильном направлении я мысль развиваю? Это я отвлёкся.


Возвратимся к примеру с массой на экваторе. Если известна сила (в Ньютонах) с которой масса давит на пружину в условиях притяжения Земли у полюса, каким образом вычислить эту силу на экваторе, всяческими способами избегая несуществующую центробежную силу.

[Воробей]

Для лучшего понимания обсуждаемого, ниже приведён рисунок. Я и Alexpo находимся в помещении. Ни окон, ни дверей, и как туда попали мы не знаем. Зато у нас есть прибор - динамометр, и груз. Я держу динамометр с грузом. Стрелка динамометра указывает на середину шкалы.



Спрашиваю я Alexpo, что у нас измеряет динамометр?

Итак, Alexpo, как Вы думаете, по какой причине оттянута пружина динамометра?

[Herodotus]

Проблема в том, что центробежной силы, согласно Alexpo, не существует, а тело массой 1 кг на экваторе весит меньше чем на полюсе. Для того, чтобы что-то стало меньше весить, должна быть приложена реальная сила, противодействующая силе тяжести Земли.
Давайте вместе эту силу и поищем.

Да нету и не требуется никакой дополнительной "реальной силы, противодействующей силе тяжести Земли". Если учитывать только суточное вращение Земли, то на полюсе ускорение тела на пружинных весах нулевое , а на экваторе ненулевое (центростремительное, омега квадрат на радиус Земли). Поэтому на полюсе сила тяжести и сила реакции весов в сумме дают ноль, а на экваторе сила реакции (то есть вес, который эти весы покажут) должна быть немного меньше силы тяжести, чтобы разница как раз и обеспечила центростремительное ускорение.

[Здравосмысл]

Да нету и не требуется никакой дополнительной "реальной силы, противодействующей силе тяжести Земли". Если учитывать только суточное вращение Земли, то на полюсе ускорение тела на пружинных весах нулевое , а на экваторе ненулевое (центростремительное, омега квадрат на радиус Земли). Поэтому на полюсе сила тяжести и сила реакции весов в сумме дают ноль, а на экваторе сила реакции (то есть вес, который эти весы покажут) должна быть немного меньше силы тяжести, чтобы разница как раз и обеспечила центростремительное ускорение.

Что есть сила? Я под силой считаю всякое обстоятельство, заставляющее тело, имеющее массу, перемещаться из пункта А в Б с некоторым ускорением. Воробей дал отличные примеры, демонстрирующие существование центробежной силы, источником коей является самое вращение. Чтобы шарик начал движение из центра (А) на край диска (В) на него должна воздействовать сила. Эта сила и есть сила центробежная, которая возникает как равнодействующая сил - обстоятельств (инерции, натяжения, трения и прочее). Конечно можно считать что центробежной силы нет, но тогда школьнику труденее все объяснять, а с центробежной силой все проще. Ну, право, как объяснить, не прибегая к умопомрачительно громоздким логическим постороениям, почему Земля не падает на солнце., если в мире только есть сила гравитации (центростремительная сила).

[Воробей]

Да нету и не требуется никакой дополнительной "реальной силы, противодействующей силе тяжести Земли".

Эт Ваше личное мнение.

Если учитывать только суточное вращение Земли, то на полюсе ускорение тела на пружинных весах нулевое , а на экваторе ненулевое (центростремительное, омега квадрат на радиус Земли).

Центростремительным ускорением, уважаемый Herodotus, является ускорение свободного падения. Почему? Потому что свободное падение стремится по направлению к центру Земли. Отсюда и название - центростремительное. Если на экваторе Ваше ненулевое ускорение Вы называли центростремительным, то оно добавится к ускорению свободного падения. F = m(g+a) где "а" - центростремительное ускорение Herodotus'а; и сила, действующая на пружину весов увеличится, а не уменьшится.

Поэтому то, что Вы сказали тут:

Поэтому на полюсе сила тяжести и сила реакции весов в сумме дают ноль, а на экваторе сила реакции (то есть вес, который эти весы покажут) должна быть немного меньше силы тяжести, чтобы разница как раз и обеспечила центростремительное ускорение.

будет как раз наоборот.


**********************************************

Back to the drawing board


На покоящееся на полюсе тело массой 1 кг и сделанного из чугуна действуют силы, а именно:
1 Сила тяготения Земли
2 Сила реакции опоры
3 Сила вытеснения атмосферой по закону Архимеда (эта сила в данном случае очень мала).
Есть и ещё силы, нo перечислять их особого смысла нет, они ничтожно малы.

Суммируя вышеперечисленные силы, предварительно правильно расставив знаки, мы получим результат очень близкий к нулю.

Теперь мы переместим это тело на экватор. Масса Земли не изменилась. Масса болванки не изменилась. Гравитационная постоянная не изменилась. Расстояние до центра Земли изменилось чуть-чуть, но одного этого не достаточно чтобы отчитаться в разнице вычислений. Что за юхня, ув. Alexpo и Herodotus? Вычисляем и складываем силы, а ноля не получается... Ай яй яй. Чего мы пропустили? Где оплошка?

[Herodotus]

Центростремительным ускорением, уважаемый Herodotus, является ускорение свободного падения. Почему? Потому что свободное падение стремится по направлению к центру Земли. Отсюда и название - центростремительное.

Вы напрасно пользуетесь в механике аппаратом лингвистики. У центростремительного ускорения есть вполне чёткое определение -  компонента ускорения, перпендикулярная скорости. Ускорение свободного падения является центростремительным только для тела, вращающегося вокруг Земли только под влиянием притяжения к ней - для Луны, например (если пренебречь эксцентриситетом её орбиты и влиянием Солнца).

Если на экваторе Ваше ненулевое ускорение Вы называли центростремительным, то оно добавится к ускорению свободного падения. F = m(g+a) где "а" - центростремительное ускорение Herodotus'а; и сила, действующая на пружину весов увеличится, а не уменьшится.

Ничего ни к чему не прибавляется.

Поэтому то, что Вы сказали тут:

будет как раз наоборот.

Учите ирокезский.

Back to the drawing board


На покоящееся на полюсе тело массой 1 кг и сделанного из чугуна действуют силы, а именно:
1 Сила тяготения Земли
2 Сила реакции опоры
3 Сила вытеснения атмосферой по закону Архимеда (эта сила в данном случае очень мала).
Есть и ещё силы, нo перечислять их особого смысла нет, они ничтожно малы.

Суммируя вышеперечисленные силы, предварительно правильно расставив знаки, мы получим результат очень близкий к нулю.

Теперь мы переместим это тело на экватор. Масса Земли не изменилась. Масса болванки не изменилась. Гравитационная постоянная не изменилась. Расстояние до центра Земли изменилось чуть-чуть, но одного этого не достаточно чтобы отчитаться в разнице вычислений. Что за юхня, ув. Alexpo и Herodotus? Вычисляем и складываем силы, а ноля не получается... Ай яй яй. Чего мы пропустили? Где оплошка?

Оплошка у вас, голубчик. Вам уже объяснили, что на полюсе сила тяжести и сила реакции опоры дают ноль, а на экваторе - нет. На экваторе  они - по второму закону Ньютона - дают массу умноженную на ненулевое центростремительное ускорение.

[Воробей]

Вы напрасно пользуетесь в механике аппаратом лингвистики. У центростремительного ускорения есть вполне чёткое определение -  компонента ускорения, перпендикулярная скорости. Ускорение свободного падения является центростремительным только для тела, вращающегося вокруг Земли только под влиянием притяжения к ней - для Луны, например (если пренебречь эксцентриситетом её орбиты и влиянием Солнца).

Мммда. Ускорение свободного падения является центростремительным... но только выборочно..., для Луны например. Вы извините, но Ваша гениальность немного затмевает мой здравый рассудок.
Ваши мудрые изречения я постараюсь усвоить понемногу. Когда осилю, дам знать. "=?
 +@>

[Herodotus]

Мммда. Ускорение свободного падения является центростремительным... но только выборочно..., для Луны например. Вы извините, но Ваша гениальность немного затмевает мой здравый рассудок.
Ваши мудрые изречения я постараюсь усвоить понемногу. Когда осилю, дам знать. "=?
 +@>

Никакой мудрости тут не надо. Ускорение свободного падения - это мера силы тяжести.  
А центростремительное ускорение это чисто кинематическая величина, оно ничего не знает и знать не желает о том, какие силы его обеспечивают. Может - гравитация, может - магнитное поле, может - электрическое, а может верёвка.

[Воробей]

Направление есть у этого ускорения?