1 obserwujący
36 notek
25k odsłon
905 odsłon

Mechanizm powstawania siły odśrodkowej.

Wykop Skomentuj136

16.02.2020                                                                                                                                                                                                            N

                

                                                                         Spis treści.

     
            1. Wstęp

             2. Krótki zarys historyczny.
            3. Teza.
            4. Wyprowadzenie wzoru na siłę odśrodkową 
                w ujęciu kinematycznym.
            5. Wyprowadzenie wzoru na siłę odśrodkową
               w ujęciu dynamicznym.
            6. Wnioski.

                                                                    1. Wstęp.



     Celem tego opracowania jest wyjaśnienie mechanizmu powstawania siły odśrodkowej.
Siła odśrodkowa powstaje podczas poruszania się ciała wzdłuż linii krzywej; okrąg, elipsa,   i.t.p.
Pojawia się wówczas przyśpieszenie odśrodkowe, które nadaje masie określoną wartość siły.
Ogrywa ona ogromną rolę przy opisywaniu i wyliczaniu orbit planet, pojazdów kosmicznych, obliczeniach wytrzymałościowych i ruchu pojazdów mechanicznych.
Wzór na obliczanie tego przyspieszenia został wyprowadzony dosyć dawno.
Metodyka wyprowadzania tej zależności nie wyjaśnia jednak mechanizmu powstawania samego zjawiska.
Mam nadzieję, iż wypełnię tą poważną lukę w rozwikłaniu tego pojęcia.
Kwestia to wywołała wiele gorących sporów, od czasów Isaaka Newtona, aż do Alberta Einsteina.

                                                                    2. Krótki zarys historyczny.

     Issac  Newton w 1687    roku opublikował Teorię Grawitacji, w której sformułował prawa ruchu oraz przedstawił wzór na siłę z jaką przyciągają się ciała.
Zaproponował również ideę absolutnego czasu i przestrzeni.
Dla wykazania absolutności przestrzeni wykonał eksperyment z wiadrem napełnionym wodą.
Zawiesił je na skręconej linie i puścił swobodnie.
W pierwszych chwilach w stosunku do obserwatora obraca się  tylko wiadro. Powierzchnia wody pozostaje nieruchoma i płaska. Po pewnym czasie swój ruch ro-poczyna woda, przyjmując charakterystyczny kształt wiru. Ciecz w stosunku do wiadra osiąga stan spoczynku, ale względem obserwatora jest w ruchu.
Po zatrzymaniu się wiadra powierzchnia wody tylko przez chwilę jest wklęsła względem wiadra i obserwatora.
Z punktu widzenia wiadra wklęsłość wody jest rotacją, jak również stanem spoczynku.
Dla Newtona obserwującego doświadczenie z oddali, stanowiło to zawsze stan rotacji.
Właśnie to proste doświadczenie było dla niego inspiracją do wysnucia wniosku, iż absolutna przestrzeń jest przestrzenią nieruchomego obserwatora nie związanego z zachodzącym zjawiskiem.                                                                                                   Przyjął zasadę, iż układy w których obowiązują prawa przez niego odkryte są układami inercjalnymi, a te w których nie są zachowywane, nie inercjalnymi.
Proponował modyfikację układów nie inercjalnych, wprowadzającą dodatkowe siły, zwane siłami pozornymi, inercjalnymi czy też siłami bezwładności.
Właśnie siła odśrodkowa jest taką siłą, ponieważ wywołuje wygięcie się powierzchni wody w wirującym wiadrze.
Nie można zaprzeczyć, iż w zasadach Newtona istnieją dwa rodzaje masy, masa grawitacyjna i bezwładna.
Masa grawitacyjna dotyczy praw związanych z grawitacją, a bezwładna praw ruchu.
Nie wynikają one jednak z praw fizyki newtonowskiej.
Wszystkie dotychczasowe pomiary potwierdziły, iż w każdym przypadku są one sobie równe.
     Wielu współczesnych Newtonowi uczonych nie akceptowało idei absolutnej przestrzeni i czasu.
Gottfried Leibniz podważał je żarliwie, ponieważ uważał, że skoro ludzie nie są w stanie doświadczyć, czyli pomierzyć Absolutu, to nie mają uzasadnienia do jego przyjęcia.
Swoje pogląd uzasadniał jednak z pozycji filozofa, a nie uczonego.
Był on jednak, niezależnie od Newtona, odkrywcą rachunku różniczkowego i całkowego.

     Austriacki fizyk i filozof, żyjący w 19 wieku, Ernest Mach, również poddał ostrej krytyce poglądy Newtona.
Odrzucił on istnienie przestrzeni absolutnej  i przekonywał, iż każdy ruch, włącznie z przyspieszeniem należy rozpatrywać względnie.                                                                                                                                                                                                                         Siły pozorne wynikają z przyśpieszenia względem średniego rozkładu mas we Wszechświecie.
Efektem takiego poglądu jest teza, iż masa bezwładna ciała jest efektem oddziaływań z innymi masami  i zależy od rozkładu mas grawitacyjnych.
Wszechświat w jego przekonaniu jest niezmienniczy względem przekształceń jednego układu współrzędne-go w inny układ przyśpieszający względem niego.
W tym rozumieniu nie wstępuje bezwzględne przyśpieszenie wobec jakiegoś wyróżnionego układu lub układów.

 Układy inercjalne, są to takie układy, które nie przyspieszają względem odległych gwiazd.
     Siłę odśrodkową odkształcającą lustro wody w obracającym się wiaderku, interpretował jako efekt jej przy-ciągania przez otaczającą  masę Wszechświata.
     Kolejną znaczną postacią, która podjęła się rozwikłania tego problemu był Albert Einstein, który zgadzał się z teorią Macha.
Swoje ustalenia zawarł on w Ogólnej Teorii Względności.
Zauważył on, iż siły pozorne są lokalnie nieodróżnialne  od grawitacji.Obserwator przebywający w rakiecie, która przyspiesza,
lub porusza się w polu grawitacyjnym nie zdoła ich odróżnić.
Takiemu zjawisku nadał nazwę zasadą równoważności.
Z tej zasady wynika wniosek, iż masa grawitacyjna jest zawsze równoważna masie bezwładnej.
Stwierdził, iż układy inercyjne są to takie, które poruszają się swobodnie w polu grawitacyjnym.
Przyjął on także, że w  przypadku kiedy na ciało dział-ją siły w rozumieniu Newtona, to w przestrzeni porusza się ono po  linii zakrzywionej przez czasoprzestrzeń.
Grawitacja zakrzywia czasoprzestrzeń.
     W badaniach dowiedziono, iż OTW jest sprzeczna z zasadą Macha.

     Współcześni uczeni w większości przychylają się do koncepcji, iż siła odśrodkowa wynika z budowy  materii.
     Jako podsumowanie przyjmę , iż w sprawie powstawania siły odśrodkowej, żaden z uczonych nie miał racji.
Sprawa jest bardziej prozaiczna.
  
                                                             3. Teza.

     Zaproponuję tezę, która w zupełnie odmienny sposób interpretuje siłę odśrodkową i dośrodkową.
     Siła odśrodkowa jest to siła, która dąży do zachowania kierunku ruchu.
Jest ona siłą bezwładności
     Przyśpieszenie odśrodkowe jest to przyśpieszenie, które dąży do zachowania kierunku ruchu.

           4. Wyprowadzenie wzoru na siłę odśrodkową w ujęciu kinematycznym.   

     Do wyprowadzenia wzory wykorzystam związek wynikający z  pojawienia się składowej prędkości vo , która
skierowana jest wzdłuż linii promienia r.
Wynikające z niej przyspieszenie ao jest równoważne przyśpieszeniu dośrodkowemu ad , lecz przeciwnie skierowane.
 
   Link do rysunku.

Wykop Skomentuj136
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie