架空の力はどの程度架空ですか？
より具体的には、回転座標系、つまり地球の表面で、「静止」していて地面と収縮している物体は、遠心力とコリオリの力を感じますか？または、これらの力は純粋に架空のものであり、慣性系と比較して観察された動作の違いを説明するために使用されますか？
実際の例を挙げると、砲塔装甲車両は英国のどこかに静止して水平に座っています。タレットは反時計回りに継続的に回転しています。タレットの回転を駆動するモーターは、タレットが東から西に回転するときに多くの電力を必要とし、タレットが西から東に回転するときに少ない電力を必要としますか？つまり、タレットモーターは周期的に支援され、地球の回転によって妨げられますか？
コメント
- ここで'いつも私を混乱させます：アリスは重力の下で自由に落下しています。ボブにとって、地球上の観測者では、アリスは力mgを経験し、したがって加速gで地球に向かって加速します。アリス'のフレームでは、彼女は力mgを下向きに経験しますが、非慣性フレームでは、' pseudo '力mgが上向きになっているため、2つの力が相殺され、彼女のフレームではそうではありません。加速します。ここまではすべて問題ありませんでした。しかし、Einstein 'の等価原理によれば、慣性フレームは重力下で自由に落下するフレームと同等です。 e ' pseudo ' force tha
- It ' sここでこの疑似力の構築を行う必要はありません。最後の行は、3番目の行が問題にならない理由を説明しています。最初の主張では、"彼女は下向きの力mgを経験します"あなたは' "エクスペリエンス"の意味を説明してください。なぜなら、彼女を点粒子と見なすと、あなたが言ったように、彼女は'効果的に加速を感じません。原則は、つまり、'無料通話をしている場合、ローカルで'重力場があることを知らないということです。周り。この例には、グローバル慣性フレームがないことに注意してください。また、'回答として質問を投稿しないでください（これはフォーラムではありません）
- 'は、ここに投稿された質問に対する実際の回答ではありません。
回答
いいえ、彼らは本当の力ではありません。
私の答えから引用ここ
加速されたフレームからシステムを表示する場合は常に、" psuedoforce "または偽の力"は体に作用するように見えます 。この力は実際には力ではなく、作用しているように見える 何かであることに注意してください。数学的なトリックです。
簡単な例を見てみましょう。宇宙で
$ \ vec {a} $ を使って加速しています。 、そしてあなたは小さなボールが浮かんでいるのを見る。これは完全な真空状態にあり、電場/磁気/重力などの場がない。したがって、ボールは加速しない。 しかし、あなたの観点からは。 、ボールは加速 $-\ vec {a} $ で、あなたに対して後方に加速します。これで、スペースにフィールドがないことがわかりましたが、粒子が加速しています。これから、加速していると推測するか、未知の力があると判断することができます。 $ -m \ vec {a} $ 、ボールに作用します。この力は疑似力です。これにより、加速されたフレームの観点から世界を数学的に見て、そのフレームに関連するすべての値で運動の方程式を導き出すことができます。多くの場合、グラウンドフレームが悪くなるので、 この。しかし、もう一度強調しておきますが、それは本当の力ではありません。
そして here ：
遠心力は基本的に、回転フレームで作用する疑似力です。基本的に、UCMを受けるフレームには、中心に向かって $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ の加速度があります。したがって、その回転フレーム内の観測者は、疑似力 $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ を外側に感じます。この疑似力は遠心力として知られています。
求心力とは異なり、遠心力は実際にはありません。ボールがぐるぐる回っているところを想像してみてください。CPF $ = \ frac {mv ^ 2} {r} $ があり、この力が弦の張力です。ただし、ボールのフレームに移動すると（小さくなり、その上に立つ）、ボールが静止しているように見えます（立っているとき。残りの世界は回転しているように見えます）。しかし、少しずれていることに気付くでしょう。ボールにはまだ張力が作用しているので、どのように安定していますか？この力のバランスは、不思議な"遠心力"に起因します。質量がある場合は、CFFも感じます（地面から見ると、CFFとして感じるのは慣性によるものであることは明らかです）
" " psuedoforcesを感じたときに実際に起こることは次のとおりです。遊び場の車輪で回転する例を見てみましょう。
地面のフレームから、あなたの体には慣性があり、加速したくないです（円運動は方向としての加速です速度変化の）
しかし、あなたは回転しているものを握っているので、加速するように「強制」されます。 したがって、"がivid = “3cde471c5b”を保持しているため、正味の内向きの力（求心力）が真の力になります。 >
。ただし、そのフレームでは、前に進みません。だからあなたの体はバランスの取れた後方の力があるかのように感じます。そして、あなたはその力があなたに作用しているのを感じます。行動するのは本当にあなたの体の"慣性"です。
はい、砲塔は車輪が影響を受けます。これも正しい観点からの慣性によるものです。疑似焦点は慣性を簡単に説明する方法にすぎません。
ニュートンの力の定義は、の慣性系でのみ有効です。そもそも。 Psuedoforcesは ニュートンの法則を非慣性系で有効にします。
コメント
- 私はpsuedoの使用を理解していると思いますニュートン'の法則を効果的に使用できるようにするために、観測しているフレームに対する加速度の影響を考慮する必要があります。加速度の大きさはしかし、地球上では、私たちが経験している加速度が非常に小さいため、非慣性系にいるという事実に気づいていません。地球がはるかに速く回転し、この遠心力を物理的に感じることができたらどうでしょうか。地球が非常に速く回転しているため、摩擦によって'静止'の位置を維持できなくなった場合はどうなりますか？
- @ベンうん。疑似力は、問題の体の質量にフレームの加速度を掛けたものに、反対方向に等しい。そうです、地球は奇妙な場所になるでしょう。
- OK、それでは
が実用的になり、地球上の砲塔付き車両に戻ります。タレット'のトラバースモーターの設計者は、すべての条件下でタレットの質量を特定の速度で回転させる必要があります。この要件は十分に厳しいため、タレット設計者は設計中にコリオリの力の影響を考慮する必要があります。この場合、'地球に縛られた人々が、地球のフレームで実際の力を考えるのに十分ではありませんか？' / li>
回答
遠心力とコリオリの力は、実際にはいわゆる pseudoです。慣性系と比較して観測された動作の違いを説明する力。
したがって、地球の表面に物体が立っているのを見ると、静止摩擦が地球の表面に対して相対静止していることを確認してください。
疑似力の効果の優れた例は、いわゆるフーカルトの振り子。振り子には静止摩擦がないため、振り子の振動面が回転します。フーカルトの振り子は、地球が慣性系ではないことの証拠でもあります。
疑似力の観測の問題は次のとおりです。それらが重力に比べて非常に小さいという事実。地球の自転による求心加速度は$ 10 ^ {-2} $ m / s $ ^ 2 $（位置によって異なります）のオーダーですが、地球の自転による求心加速度は$ 6 \ 10 ^ {-3} $ m / s $ ^ 2 $の倍。つまり、砲塔を回転させると効果がありますが、それを測定できるとは思えません。
では、何が力を疑似にするのでしょうか。ニュートンの法則は慣性座標系でのみ有効だと聞いたことがあるかもしれません。地球の外側からのタレットの動き（慣性座標系）を見ると、タレットが複雑な動きをしていて、絶えず動いていることがわかります。加速します。砲塔に作用する重力と摩擦力がこれらの動きの原因です。
ただし、地球上に立っている場合は、砲塔が静止しているように見えますが、重力と摩擦力は依然として作用しています。 、したがって、これは合計されません。ゼロ以外の力の合計、および静止している砲塔は、第2ニュートンの法則に違反します。慣性座標系ではなくなったため、2番目のニュートンの法則は無効になりました。
非慣性座標系で2番目のニュートンの法則を「パッチ」するには、疑似力。疑似力の導入後、慣性系にいなくなった場合でも、第2ニュートン法則は 有効です。 直感が観察を説明するために追加の力を必要とするためにのみ、これらの力を感じることができます。
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- これらの力は実際には非常に現実的ですか？私たちは皆常にそれらを経験していますが、それらは非常に小さいため、正確な測定装置なしでは検出できませんか？'架空の力'したがって、誤解を招く用語ですか、それとも他の意味がありますか？
- 追加に出席するために、回答にテキストを追加します質問。
- +1 for exp摩擦などの側面を私よりも明確に説明しました：）
- @NickKidman：それを明確にしていただけますか？ （たとえば、'論理的に定義された$ f $がありません）。また、$ \ vec F \ neq \ frac {\ mathrm d \ vec p} {\ mathrm dt} $は非慣性系であるため、ニュートン'の法則は明らかに無効です。 。
- （編集済み）"ニュートン'の法則は慣性系でのみ有効であることを指摘したいだけです参照フレーム"は、一般的な言語の乱用です（読んだときはいつもバグがあります、ごめんなさい）。 2番目の法則は、"慣性系で：F = ma "、有効性がない公理' 'で作業している参照フレームに依存します。論理的に言えば、$ f $が"を意味する場合、現在、中間フレーム"で作業しており、法則は$（ f→" F = ma "）$次に$（（f→" F = ma "）∧（¬ f）→¬ " F = ma "）$は誤りではありませんが、'は$（¬ f→¬（f→" F = ma " ））$これは健全ではありません（$ f $がない場合にのみ真になる可能性があります）。 $ " F = ma " $は法律そのものではないからです。
回答
古典力学では、座標系の加速によって引き起こされる架空の力と慣性系の「実際の」力を区別することは理にかなっていますが、もはやそうではありません。一般相対性理論。
一般相対性理論は、単純な場合を除いて、一般に好ましいグローバル参照フレームがなく、ある意味で重力はニュートンの疑似力の概念と区別がつかなくなります。
これが重力がより現実的でないことを意味するのか、疑似力がより現実的であることを意味するのかを選択できますが、答えを心配するのは物理学の質問ではありません。
回答
静止したオブジェクトをグラフ用紙に置き、グラフ上のオブジェクトの位置を記録しながら、時間の経過とともにグラフ用紙を加速します。紙とオブジェクトを自分に対して静止させておく：
Q：グラフペーパーを動かしているときにオブジェクトが加速するのを見ましたか？
A：いいえ、物理的なものはありません。
Q：グラフ用紙上のオブジェクトの軌跡と結論は何ですか？
A：軌道は曲線であるため、グラフ用紙の座標系で加速していました。これは、この座標系のオブジェクトに作用する非物理的な力としてモデル化できます。この架空の力は、この座標系が一定の速度で移動するときにどのように加速するかによって異なります。
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- 軌道が曲線であるのはなぜですか？グラフ用紙を一方向に少しだけ加速しただけかもしれません。
- @benまあ、曲線は一般化であり、線は曲線の特殊なケースです。 '一般的な考え方を理解していると確信しています;）
- この例は'例と類似していないようです私の質問で。私の例では、静止摩擦によって車両が地球上の'フレーム内で静止したままになっていますが、あなたの例では、静止摩擦が克服されてオブジェクトが滑ることを示唆していますか？例を言い換えてもらえますか？