Angenommen, wir haben einen Stab endlicher Länge, der sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in einer horizontalen Ebene um seinen Schwerpunkt dreht. Die Schwerkraft wird vernachlässigt.
Die Tatsache, dass sich der Stab nach außen dehnt, wird vermutlich durch die Zentrifugalwirkung erklärt, dh das Vorhandensein einer Zentrifugalkraft, die radial (nach außen) auf die Bestandteile des Stabs wirkt. Was mich jedoch beunruhigt, ist die Tatsache, dass diese Kraft nur in einem rotierenden Bezugssystem vorhanden sein soll , was darauf hindeutet, dass ich, wenn ich einen rotierenden Stab in einem Inertialsystem beobachte, überhaupt keine Dehnung feststellen sollte, was offensichtlich falsch ist. Wenn ich mich also in einem Inertialsystem befinde, wie soll ich dann die Dehnung des Balkens erklären?
Nach dem ersten Newtonschen Gesetz verläuft die Balkenkante vorzugsweise geradlinig (tangential). Es wird durch die Zentripetalkraft nach innen (radial) gezogen, um die Kreisbahn beizubehalten. Daher die Verlängerung.
Der einzige Unterschied, den Sie gegenüber einem Trägheitsrahmen beobachten werden, besteht darin, dass der Schwerpunkt des Stabs eine gewisse Geschwindigkeit gewinnt, deren Größe der Geschwindigkeit des Trägheitsrahmens entspricht.
Die Winkelgeschwindigkeit der Stange wird dadurch nicht verändert.
Ein sowohl translatorischer als auch rotierender Stab kann als Überlagerung von reiner Translation und reiner Rotation betrachtet werden.
Der Stab verlängert sich aufgrund der Zentrifugalkraft, die eine Folge einer bestimmten Flugbahn (eines Kreises) von infinitesimalen Segmenten ist, aus denen der Stab besteht. Die Größe dieser Kraft ist unabhängig vom Beobachtungsrahmen, da die Winkelgeschwindigkeit der Stange für alle diese Rahmen gleich ist. Die Geschwindigkeit des Massenschwerpunkts trägt nicht zur Verlängerung des beobachteten Stabs bei.
John Alexiou