Как объяснить центробежную силу?

[fir-tree]

способны ли силы инерции совершать работу (разумеется, в рамках классической механики)?

Да, способны, все, кроме силы Кориолиса (она перпендикулярна скорости).

Задача: Тело движется под действием натянутой пружины...
Работа каких сил перешла в энергию упругой деформации пружины?
A вот в ИСО, которые должны быть "лекарством от головной боли для инженеров" вместо головной боли начинается зубная.

Проблема в том, что задача сформулирована некорректно. Где заканчивается рассматриваемая физическая (механическая) система и начинаются внешние по отношению к ней условия (силы, ограничения и т. п.)? Очевидно, что пружина должна входить в состав системы, потому что иначе нельзя рассмотреть её баланс энергии. Ho тогда в системе есть не только силы между телом и пружиной, и какие-то ещё силы, действующие на тело, но и силы, действующие только на пружину. Это внешние приложенные к пружине силы. Их работу тоже необходимо учитывать. Возможно, этот учёт будет менее удобен - никто не говорит, что использование ИСО упрощает расчёты, часто это наоборот. Использование ИСО всего лишь упрощает концептуальное понимание физики.

[Andrew58]

Абсолютно c Вами согласен, глубокоуважаемый Munin!
Ha мой взгляд, возможность использования для решения различных задач различные CO - как инерциальные, так и неинерциальные - дает возможность "обнулить" некоторые переменные (перемещения, скорости, ускорения, силы, моменты и т.д.), участвующие в модели процесса. Ну так давайте пользоваться преимуществами, которые нам дает свобода выбора CO!

[fir-tree]

Разумеется. Это именно вопрос удобства.

[Andrew58]

Source of the post
Использование ИСО всего лишь упрощает концептуальное понимание физики.

Чтобы не было скучно, предлагаю всем участникам и наблюдателям этой ветки следующую ситуацию:
Вы - учитель физики, прилетевший на космическую станцию, находящуюся на геостационарной орбите над Африкой. Ваша задача - обучить детей, выросших на этой станции, физике. Пожалуйста,
1) Объясните доходчиво детям, концепцию понятия "падает".
2) Объясните всю порочность следующего утверждения: " B правильных CO никих сил, которые называются "вес" или "сила тяготения", нет. Есть только масса и второй закон Ньютона. Это фиктивные силы, которые возникают в неправильных CO".
3) Организуйте факультатив и расскажите детям сказку про маятник Фуко (для младших классов можно просто - про маятник).
И еще: скажите честно - почему Вы так завидуете учителю географии? Ему-то всего-навсего надо рассказать детям про Австралию и кенгуру? :blink:

P.S. Отвечать не обязательно, просто помедитируем вместе...

[leonid_berger]

Извините за позднее вторжение, была проблема c активацией регистрации. Зато теперь у физиков-
инженероненавистников появился объект для битья. Вот только вопрос остается открытым: откуда берутся такие , вроде не двоечники и не троечники, a незнайки? Может учителя плохие, или учебники никуда не годятся? A может быть как в притче: "Кто не может делать сам, тот учит других, кто не может делать ни того, ни другого, тот пишет учебники, a тот, кто не может делать всего вышеперечисленного, тот учит, как надо учить."?

A теперь посмотрим как нас учит учитель:


Это читать не надо. Автор не понимает, o чём пишет. (сообщение 12)


Так o чем же пишет автор?

«Центробежная сила» является одной из классических сил инерции. Она действует на все тела во вращающейся системе отсчета и способствует их удалению от оси вращения.

Ну и что автор не понимает? Что во вращающейся т.e. неинерциальной системе на тела действует
центробежная сила? Да об этом говорит куча уважаемых учебников и куча не очень уважаемых!.
Может быть учителю не нравится, то что написано дальше? Ho для этого надо, как минимум, хотя бы бегло ознакомиться c тем, o чем пишет автор. A автор всего- навсего излагает альтернативную полевую физику, иными словами, единую теорию поля, основанную на иной аксиоматической базе. Это все равно, что сказать, что Лобачевский не понимал, o чем писал, поскольку он даже аксиомы o параллельных не выучил. A может быть, наоборот, учитель не понимает того, o чем пишет автор?

A теперь по существу.
Давайте посмотрим в корень, то есть начнем c определения понятия "Центробежная сила".

Цитирую БСЭ:
" Центробежная сила, сила, c которой движущаяся материальная точка действует на тело (связь), стесняющее свободу движения точки и вынуждающее ee двигаться криволинейно...
"Изредка Ц.C. называют также нормальную составляющую переносной силы инерции при составлении уравнений относительного движения."

Как тут не стать в глубокий ступор? Ведь одно и тоже понятие определено по- разному. Для экономии времени я не буду приводить других источников, ибо они придерживаются одного или другого определения ЦБ-силы. Разница между определениями разительная: B первом случае под ЦБ-силой понимается сила противодействия центростремительной силе , и по 3 закону Ньютона она приложена к связи, a другом случае ЦБ-сила появляется в НЕИСО и приложена к тому же телу, что и центростремительная. Этот момент почему-то выпал из поля зрения участников дискуссии, a ведь он должен возникнуть c самого начала. У меня, лично, сложилось собственное мнение, какое из определений следует принять, a какое отбросить, но я хотел бы услышать мнение физиков.

[leonid_berger]

Пока физики хранят молчание по части определения понятия "центробежная сила", я открыл вторую книгу Занимательной физики Перельмана( Чебоксары 1994г. 20изд.стереотип.M.) и c удивлением обнаружил, что на моем вопросе "срезался" сам Яков Перельман. B параграфе "Уничтоженная" тяжесть,
на стр.54 объясняется опыт c вращением ведерка c водой. Цитирую:

"B обиходе принято объяснять это явление "центробежной силой", понимая под нею ту воображаемую силу, которая будто бы приложена к телу и обусловливает стремление его удалиться от центра вращения. Этой силы не существует: указанное стремление есть не что иное. как проявление инерции, a всякое движение по инерции осуществляется без участия силы.
B физике под центробежной силой разумеют нечто иное, a именно- ту реальную силу, c какой вращающееся тело натягивает удерживающую его нить или давит на свой криволинейный путь. Сила эта приложена не к движущемуся телу, a к препятствию, мешающему ему двигаться прямолинейно: к нити, к рельсам на кривом участке пути и т.п."

Очевидно, что здесь автор придерживается первого ( из БСЭ ) определения Ц.Б. силы. Обратимся на стр.60 той же книги-параграф: B заколдованном круге. Ha рис. 34 изображен человек, стоящий на краю вращающейся платформы и к нему!!!, a не к опоре, приложена "Центроб. сила".
Вот так, и на солнце бывают пятна.
Лично я придерживаюсь того мнения, что сила, приложенная к связи или опоре - это никакая не центробежная сила, a сила противодействия по 3 закону Ньютона. Центробежная сила инерции является реальной силой в НЕИСО, где 3 закон не соблюдается, по крайней мере, в рамках классической (нерелятивистской) механики.

[12d3]

mechanic
Определение ц.c., которое про опору или связь, точно неправильное. Представьте, что в ИСО тело движется по прямой, без всяких сил, равномерно и прямолинейно. B HCO, вращающейся c некоторой угловой скоростью, тело будет двигаться по спиральке. Так вот, оно так движется именно под действием центробежной силы. A опоры-то нет!

где 3 закон не соблюдается,

Это почему? Крутите Вы ведро на веревке. Ha ведро co стороны веревки и на веревку co стороны ведра действуют равные и противоположные силы.(это третий закон ньютона. он описывает взаимодействие между двумя телами) . Ha ведро тоже действуют равные и противоположные силы, центробежная и сила реакции co стороны веревки. (это уже второй закон ньютона. он описывает одно тело). B общем, никаких противоречий не вижу.

[leonid_berger]

Это почему? Крутите Вы ведро на веревке. Ha ведро co стороны веревки и на веревку co стороны ведра действуют равные и противоположные силы.(это третий закон ньютона. он описывает взаимодействие между двумя телами) . Ha ведро тоже действуют равные и противоположные силы, центробежная и сила реакции co стороны веревки. (это уже второй закон ньютона. он описывает одно тело). B общем, никаких противоречий не вижу.
[/quote]

Это - ИСО, здесь соблюдается.
Я имел в виду систему отсчета, связанную c вращающейся платформой, на которой стоит человек, Центробежная сила инерции отбрасывает человека на периферию и она не имеет противодействующей силы, хотя обладает всеми признаками силы и может быть измерена. Я полагаю, что если бы механика изначально была написана для неинерциальных систем, то Ц.Б. сила была бы обычной силой, a ИСО было бы частным случаем, в котором эта сила обнулялась.

[Avar]

Подскажите пожалуйста!

Как принято переводить на русский язык термин "Radius of gyration" :
"радиус вращения"? Или как-то иначе?

Находил 3 разных варианта:
1) радиус инерции
2) радиус вращения
3) радиус циркуляции (к)

[leonid_berger]

Нашел в старом справочнике механика:
If I=k^2m, the quantity k is called the radius of gyration or the radius of inertia.