Quão fictícias são as forças fictícias?

Não, eles não são forças reais.

Citando minha resposta aqui

Sempre que visualizamos um sistema a partir de um quadro acelerado, existe um ” psuedoforce ” ou ” false force ” que parece agir sobre os corpos. Observe que essa força não é realmente uma força, mais algo que parece estar agindo. Um truque matemático, se você quiser.

Vamos pegar um caso simples. Você está acelerando com $ \ vec {a} $ no espaço , e você vê uma pequena bola flutuando. Isso está em um vácuo perfeito, sem campos elétricos / magnéticos / gravitacionais / etc. Então, a bola não acelera.

Mas, do seu ponto de vista , a bola acelera com uma aceleração $ – \ vec {a} $ , para trás em relação a você. Agora você sabe que o espaço está livre de quaisquer campos, mas você vê a aceleração da partícula. Você pode deduzir disso que está acelerando ou pode decidir que há alguma força desconhecida, $ – m \ vec {a} $ , agindo sobre a bola. Essa força é a psuedoforce. Ela nos permite, matematicamente, olhar para o mundo do ponto de vista de um quadro acelerado e derivar equações de movimento com todos os valores relativos a esse quadro. Muitas vezes, resolvendo coisas a partir do a estrutura do solo fica nojenta, então usamos esta. Mas deixe-me enfatizar mais uma vez, não é uma força real .

E aqui :

A força centrífuga é basicamente a psuedoforce agindo em uma estrutura rotativa . Basicamente, um quadro submetido a UCM tem uma aceleração $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ em direção ao centro. Assim, um observador nesse quadro giratório sentirá uma psuedoforce $ \ frac {mv ^ 2} {r} $ para fora. Esta psuedoforce é conhecida como força centrífuga.

Ao contrário da força centrípeta, a força centrífuga não é real. Imagine uma bola sendo girada.Tem um CPF $ = \ frac {mv ^ 2} {r} $ , e esta força é a tensão na corda. Mas, se você mudar para o quadro das bolas (ficar minúsculo e ficar em pé sobre ela), parecerá que a bola está parada (já que você está em cima dela. O resto do mundo parecerá girar). Mas, você notará algo um pouco estranho: a bola ainda tem uma força de tensão atuando sobre ela, então como ela está estável? Esse equilíbrio de forças que você atribui a uma misteriosa ” força centrífuga “. Se você tem massa, você sente o CFF também (do solo, é óbvio que o que você sente como CFF é devido à sua inércia)

O que realmente acontece quando você ” sente ” psuedoforces é o seguinte. Vou pegar o exemplo de girar em uma roda de playground.

Do ponto de vista do solo, seu corpo tem inércia e não gostaria de acelerar (o movimento circular é a aceleração como a direção de mudanças de velocidade).

Mas, você está segurando o objeto giratório, então é forçado a acelerar. Assim, há uma força interna líquida – força centrípeta – uma força verdadeira , pois é de ” segurando “. Nesse quadro, entretanto, você não avança. Assim, seu corpo parece como se houvesse uma força de equilíbrio para trás. E você sente essa força agindo sobre você. É realmente o seu corpo “s ” inércia ” que está agindo.

Sim, a torre” está rodas são afetadas. Novamente, isso é devido à inércia da perspectiva correta, psuedofoces são apenas uma maneira de explicar facilmente a inércia.

Lembre-se, a definição de Newton de uma força só é válida em um referencial inercial em o primeiro lugar. Psuedoforces tornam as leis de Newton válidas em referenciais não inerciais.

Comentários

• Eu acredito que entendo o uso de psuedo forças agora. Eles são obrigados a contabilizar os efeitos das acelerações no referencial que estamos observando, a fim de permitir que as leis de Newton ‘ sejam usadas com eficácia. A magnitude da aceleração afetam seu uso? Na Terra, não estamos cientes do fato de que estamos em um quadro não inercial, pois as acelerações que estamos experimentando são tão pequenas. E se a Terra estivesse girando muito mais rápido e pudéssemos sentir fisicamente essa força centrífuga? E se a Terra estiver girando tão rápido que o atrito não consegue mais manter nossa posição ‘ estacionária ‘?
• @ Ben sim. Psuedoforces são iguais à massa do corpo em questão vezes a aceleração do quadro, na direção oposta. E sim, a Terra seria um lugar estranho.
• OK, então vamos

As forças centrífugas e de Coriolis são realmente chamadas de pseudo forças que são responsáveis pelas diferenças no comportamento observado em relação a uma estrutura inercial.

Portanto, se você vir um objeto na superfície da Terra, pode ser certifique-se de que o atrito estático o está mantendo em repouso em relação à superfície da Terra.

Um ótimo exemplo do efeito de pseudo-forças é o chamado Pêndulo de Foucalt “.Como não há atrito estático para o pêndulo, o plano de oscilação do pêndulo gira. O pêndulo de Foucalt também é uma prova de que a Terra não é um referencial inercial.

O problema de observar pseudo-forças está em o fato de serem muito pequenos em comparação com a gravidade. A aceleração centrípeta devido à rotação da Terra em torno de seu eixo é da ordem de $ 10 ^ {- 2} $ m / s $ ^ 2 $ (dependendo da posição), enquanto a aceleração centrípeta devido à rotação da Terra em torno do Sol é de $ 6 \ vezes 10 ^ {- 3} $ m / s $ ^ 2 $. Portanto, você tem um efeito ao girar uma torre, mas duvido que seja capaz de medi-lo.

Então, o que torna as forças pseudo? Bem, você deve ter ouvido que as leis de Newton são válidas apenas no sistema de referência inercial. Se você observar o movimento da torre de fora da Terra (sistema de referência inercial), poderá observar que a torre está fazendo movimentos complexos e constantemente acelerando. As forças gravitacionais e de fricção que atuam na torre são responsáveis por esses movimentos.

No entanto, se você estiver na Terra, parece que a torre está em repouso. Mas as forças gravitacionais e de fricção ainda estão agindo sobre ela , então isso não soma. A soma das forças diferentes de zero, e a torre em repouso, quebra a 2ª lei de Newton! A 2ª lei de Newton não é mais válida porque você não está mais no sistema de referência inercial.

Para “remendar” a 2ª lei de Newton em sistemas de referência não inerciais, você introduz pseudo forças . Após a introdução de pseudo forças, a 2ª lei de Newton é válida mesmo se você não estiver mais no quadro inercial de referência. Você pode sentir essas forças apenas porque sua intuição requer forças adicionais para explicar suas observações.

Comentários

• Então essas forças são de fato muito reais? Todos nós as experimentamos constantemente, embora sejam tão pequenas que são praticamente impossíveis de detectar sem um equipamento de medição preciso? É ‘ força fictícia ‘ portanto, um termo enganoso ou tem alguma outra implicação?
• Adicionarei algum texto à minha resposta para atender a sua pergunta.
• +1 para exp explicando o aspecto de atrito / etc disso com mais clareza do que eu 🙂
• @NickKidman: Você poderia esclarecer isso? (por exemplo, você não ‘ t logicamente definido $ f $). E $ \ vec F \ neq \ frac {\ mathrm d \ vec p} {\ mathrm dt} $ em um referencial não inercial, então as leis de Newton ‘ são obviamente inválidas aqui .
• (editado) Só quero salientar que as leis de ” Newton ‘ são válidas apenas em inercial quadro de referência ” é abuso de linguagem comum (sempre me incomoda quando leio, desculpe). A segunda lei diz ” Em um referencial inercial: F = ma “, um axioma cuja validação não ‘ t depende de um quadro de referência com o qual você ‘ está trabalhando. Para colocá-lo em termos lógicos, se $ f $ significa ” Agora estamos trabalhando em um quadro interno ” e a lei é $ ( f → ” F = ma “) $ então $ ((f → ” F = ma “) ∧ (¬ f) → ¬ ” F = ma “) $ não é falso, mas você ‘ está dizendo $ (¬ f → ¬ (f → ” F = ma ” )) $ que não é válido (só poderia ser verdadeiro se nunca $ f $). É porque $ ” F = ma ” $ não é a própria lei.

Na mecânica clássica, faz sentido distinguir entre forças fictícias causadas por sistemas de coordenadas em aceleração e forças “reais” em referenciais inerciais, mas esse não é mais o caso na relatividade geral.

Na relatividade geral, exceto em casos simples, geralmente não há referenciais globais preferidos, e a gravidade, em certo sentido, torna-se indistinguível do conceito newtoniano de pseudoforce.

Você pode escolher se isso significa que a gravidade é menos real ou as pseudoforças são mais reais, mas não é uma questão de física se preocupar com a resposta.

Coloque um objeto estacionário em um pedaço de papel quadriculado e acelere o papel quadriculado da maneira que quiser ao longo do tempo, enquanto registra a posição do objeto no gráfico papel e mantendo o objeto estacionário em relação a você:

P: Você viu o objeto acelerar enquanto movia o papel quadriculado?

A: Não, então não há força sobre ele.

P: Qual é a trajetória do objeto no papel milimetrado e sua conclusão?

R: A trajetória é uma curva e por isso estava acelerando no sistema de coordenadas do papel milimetrado. Podemos modelar isso como uma força não física agindo sobre o objeto neste sistema de coordenadas. Essa força fictícia dependerá de como esse sistema de coordenadas está acelerando em relação a outro que se move a uma velocidade constante.

Comentários

• Por que a trajetória é uma curva? Posso ter apenas acelerado o papel gráfico em uma direção por um breve momento.
• @ben bem, uma curva é uma generalização e uma linha é um caso especial de uma curva. Eu ‘ tenho certeza de que entendeu a idéia geral;)
• Este exemplo não ‘ parece análogo ao exemplo na minha pergunta. No meu exemplo, o atrito estático mantém o veículo parado na estrutura ‘ na Terra, enquanto no seu você está sugerindo que esse atrito estático é superado e o objeto escorrega? Você poderia reformular o exemplo, por favor?