가상의 힘은 얼마나 허구입니까?

아니요, 실제 세력이 아닙니다.

여기

가속 프레임에서 시스템을 볼 때마다 ” psuedoforce ” 또는 ” 거짓 힘 ” 신체에 작용하도록 나타납니다 . 이 힘은 실제로는 힘이 아니라 작용하는 것으로 보여지는 무언가에 더 가깝습니다. 수학적 트릭입니다.

간단한 사례를 들어 보겠습니다. 우주에서 $ \ vec {a} $ 로 가속하고 있습니다. , 주위에 작은 공이 떠 다니는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 전기 / 자기 / 중력 등의 장이없는 완벽한 진공 상태입니다. 따라서 공은 가속되지 않습니다.

하지만, 당신의 관점에서는 , 공은 가속도 $-\ vec {a} $ 로 가속합니다. 이제 공간에 필드가 없음을 알고 있지만 가속하고있는 입자를 추론하거나 알 수없는 힘, $-m \ vec {a} $ , 공에 작용하는 힘입니다.이 힘은 가상 힘입니다. 수학적으로 가속 된 프레임의 관점에서 세계를보고 해당 프레임과 관련된 모든 값으로 운동 방정식을 도출 할 수 있습니다. 그라운드 프레임이 거칠어 지므로 이. 다시 한 번 강조하겠습니다. 실제 힘이 아닙니다 .

그리고 여기 :

원심력은 기본적으로 회전 프레임에서 작용하는 의사 힘입니다. 기본적으로 UCM을 수행하는 프레임은 중앙으로 향하는 가속 $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ 을 갖습니다. 따라서 회전하는 프레임의 관찰자는 바깥쪽으로 가짜 힘 $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ 을 느낄 것입니다. 이 유사 력을 원심력이라고합니다.

구심력과 달리 원심력은 실제가 아닙니다. 공이 빙빙 돌고 있다고 상상해보십시오.CPF $ = \ frac {mv ^ 2} {r} $ 가 있고이 힘이 줄의 장력입니다. 그러나 공 프레임으로 이동하면 (작아지고 그 위에 서서) 공이 고정 된 것처럼 보입니다 (그 위에 서있는 것처럼 나머지 세계는 회전하는 것처럼 보입니다). 그러나 약간 벗어난 것을 눈치 채 셨을 것입니다. 공에는 여전히 장력이 작용하고 있습니다. 그러면 어떻게 안정적입니까? 이러한 힘의 균형은 신비한 ” 원심력 “에 기인합니다. 질량이 있으면 CFF도 느낍니다 (지상에서 CFF로 느끼는 것은 관성 때문이라는 것이 분명합니다)

” 가상 력을 ” 느낄 때 실제로 일어나는 일은 다음과 같습니다. 놀이터 바퀴에서 회전하는 예를 들어 보겠습니다.

지면 프레임에서 몸은 관성이 있고 가속을 원하지 않습니다 (원 운동은 방향 으로 가속도입니다. 속도 변화).

하지만 회전하는 물체를 잡고 있기 때문에 가속을 강요 합니다. 따라서, ” iv id = “3cde471c5b”를 붙들고 있기 때문에 진정한 힘인 순 내부 힘 (구심력)이 있습니다. >

원심력과 코리올리 힘은 실제로 소위 의사라고합니다. 관성 프레임과 관련하여 관찰 된 행동의 차이를 설명하는 힘

따라서 지구 표면에 서있는 물체를 보면 정적 마찰이 지구 표면에 대해 상대적 상태로 고정되어 있는지 확인합니다.

의사 힘의 효과에 대한 좋은 예는 소위 Foucalt의 진자 .진자에는 정적 마찰이 없기 때문에 진자의 진동면이 회전합니다. 푸 칼트의 진자는 지구가 관성 기준 프레임이 아니라는 증거이기도합니다.

의사 힘을 관찰하는 문제는 다음과 같습니다. 중력에 비해 매우 작다는 사실입니다. 축을 중심으로 한 지구 자전으로 인한 구심 가속도는 $ 10 ^ {-2} $ m / s $ ^ 2 $ (위치에 따라 다름) 정도이며, 태양을 중심으로 한 지구 자전으로 인한 구심 가속도는 $ 6입니다. 곱하기 10 ^ {-3} $ m / s $ ^ 2 $. 따라서 포탑을 회전 할 때 효과가 있지만 측정 할 수 있을지 의심 스럽습니다.

그러면 힘을 유사하게 만드는 것은 무엇입니까? 음, 뉴턴의 법칙이 관성 기준 프레임에서만 유효하다고 들었을 것입니다. 지구 외부 (관성 기준 프레임)에서 터렛의 움직임을 보면 터렛이 복잡한 움직임을 계속하고 있음을 알 수 있습니다. 가속. 포탑에 작용하는 중력 및 마찰력이 이러한 움직임의 원인입니다.

그러나 지구에 서 있다면 포탑이 정지 된 것처럼 보입니다. 그러나 중력과 마찰력이 여전히 작용하고 있습니다. , 그래서 이것은 합산되지 않습니다. 0과 다른 힘의 합과 정지 된 포탑은 2 차 뉴턴의 법칙을 위반합니다! 2nd Newton의 법칙은 더 이상 관성 참조 프레임에 있지 않기 때문에 더 이상 유효하지 않습니다.

비관 성 참조 프레임에서 2nd Newton 법칙을 “패치”하려면 의사 력 . 의사 력이 도입 된 후에는 더 이상 관성 프레임에 있지 않은 경우에도 2 차 뉴턴 법칙이 유효합니다 . 직관 이 관찰을 설명하기 위해 추가적인 힘이 필요하기 때문에 이러한 힘을 느끼 할 수 있습니다.

댓글

• 그러면 이러한 힘은 실제로 매우 현실적입니까? 우리는 모두 지속적으로 경험하고 있지만 너무 작아서 정확한 측정 장비 없이는 감지 할 수 없습니다. ‘ 거의 세력 ‘ 따라서 오해의 소지가있는 용어입니까, 아니면 다른 의미가 있습니까?
• 추가 참석을 위해 제 답변에 텍스트를 추가하겠습니다. 질문.
• 특급 +1 마찰 / 기타 측면을 제가 한 것보다 더 명확하게 설명합니다. 🙂
• @NickKidman : 명확히 해주실 수 있나요? (하나의 경우 ‘ 논리적으로 $ f $를 정의하지 않았습니다). 그리고 $ \ vec F \ neq \ frac {\ mathrm d \ vec p} {\ mathrm dt} $는 비관 성 프레임이므로 Newton ‘의 법칙은 분명히 유효하지 않습니다. .
• (편집 됨) ” Newton ‘의 법칙은 관성에서만 유효 함을 지적하고 싶습니다. 참조 프레임 “은 일반적인 언어 남용입니다 (읽을 때 항상 괴롭 힙니다. 죄송합니다). 두 번째 법칙에 따르면 ” 관성 프레임 : F = ma “, 유효성이없는 공리 ‘ 작업중인 ‘ 참조 프레임에 의존하지 않습니다. 논리적 용어로 말하자면 $ f $가 ” 이제 interial frame “을 의미하고 법칙은 $ ( f → ” F = ma “) $ 다음에 $ ((f → ” F = ma “) ∧ (¬ f) → ¬ ” F = ma “) $는 거짓이 아니지만 귀하는 ‘ $ (¬ f → ¬ (f → ” F = ma ” )) $는 소리가 나지 않습니다 ($ f $가 아닌 경우에만 true 일 수 있음). $ ” F = ma ” $는 법 자체가 아니기 때문입니다.

고전 역학에서는 좌표계 가속으로 인한 가상의 힘과 관성 프레임의 “실제”힘을 구분하는 것이 합리적이지만 더 이상 그렇지 않습니다. 일반 상대성 이론에서.

일반 상대성 이론에서 단순한 경우를 제외하고는 일반적으로 선호되는 글로벌 참조 프레임이 없으며 어떤 의미에서 중력은 뉴턴의 의사 힘 개념과 구분할 수 없게됩니다.

중력이 덜 실제적인지 아니면 의사 력이 더 실제적임을 의미하는지 선택할 수 있지만 대답에 대해 걱정하는 것은 물리학 문제가 아닙니다.

그래프에 물체의 위치를 기록하면서 그래프 용지에 고정 된 물체를 놓고 시간이 지남에 따라 원하는대로 그래프 용지를 가속화합니다. 종이와 물체를 당신과 관련하여 고정 유지 :

Q : 모눈 종이를 이동하는 동안 물체가 가속되는 것을 보았습니까?

A : 아니요. 힘.

Q : 그래프 용지에있는 물체의 궤적과 결론은 무엇입니까?

A : 궤적은 곡선이기 때문에 그래프 용지의 좌표계에서 가속되었습니다. 우리는 이것을이 좌표계에서 물체에 작용하는 비 물리적 인 힘으로 모델링 할 수 있습니다. 이 가상의 힘은이 좌표계가 일정한 속도로 움직이는 방법에 따라 달라집니다.

댓글

• 궤적이 곡선 인 이유는 무엇입니까? 잠시 동안 모눈 종이를 한 방향으로 만 가속했을 수도 있습니다.
• @ben 잘 곡선은 일반화이고 선은 곡선의 특별한 경우입니다. 저는 ‘ 일반적인 아이디어를 얻었을 것입니다.)
• 이 예는 ‘ 예와 유사하지 않습니다. 내 질문에. 제 예에서 정적 마찰은 차량이 지구에있는 ‘ 프레임에 고정되어있는 반면, 당신은 정적 마찰이 극복되고 물체가 미끄러 진다고 제안하고 있습니까? 예를 다시 말씀해 주시겠습니까?