Frage über die vom Planeten Erde ausgeübte Normalkraft im Verhältnis zur Zentripetalkraft

Ich habe die folgende Frage basierend auf einem Absatz aus meinem Physik-Lehrbuch (ich übersetze, daher ist das Ergebnis möglicherweise nicht das eleganteste):

Es besagt, dass aufgrund der Zentripetalkraft, die sich aus der Bewegung des Planeten Erde ergibt, die Normalkraft von einer rein vertikalen Linie weg in Richtung des Zentrums des Planeten Erde geneigt wird. Auf diese Weise ergibt die resultierende Kraft zwischen Schwerkraft und Normalkraft die Zentripetalkraft. Es fügt hinzu, dass die Erdrotation auf diese Weise nicht nur das Gewicht und die Fallbeschleunigung reduziert, sondern sie auch von der vertikalen Richtung weglenkt.

Ich bin verwirrt: Zunächst einmal stand auf der vorherigen Seite, dass N = GmM/R^2-ma, wobei sich ma auf die Zentripetalkraft bezieht. Aus dieser Gleichung hatte ich verstanden, dass die Normalkraft um den Äquator herum einfach geringer ist, was von mehreren Online-Quellen bestätigt wurde, die sie mit der reduzierten Normalkraft in einem Aufzug auf dem Weg nach unten verglichen. Warum sollte es also schräg werden?

Darüber hinaus verliere ich mich in der Richtungsänderung des freien Falls…

Kann jemand die Dinge klären?

Welches Physik Lehrbuch? Buchseite? Verknüpfung?

Antworten (2)

Bild eines Objekts auf der Erdoberfläche

Wenn Sie sich nicht auf dem Äquator befinden, reisen Sie in einem Kreis, dessen Mittelpunkt nicht der Erdmittelpunkt ist. Wie Sie wissen, wirkt die Schwerkraft immer auf das Zentrum und die Zentripetalkraft (die eigentlich keine Kraft, sondern ein Effekt ist) auf das Zentrum des Breitenkreises, auf dem Sie sich befinden (der grüne Kreis). Die Kontaktkraft muss also diese beiden Kräfte ausgleichen. Wenn die Kontaktkraft nur entlang der Linie wirkte, die das Zentrum zu Ihrem Standort verbindet (entlang R ), hättest du eine Komponente der Zentripetalkraft, die senkrecht dazu wirkt R die nicht ausgeglichen werden. Die Kontaktkraft muss also schräg sein und wird nicht mitkommen R . Eine ähnliche Logik gilt für den freien Fall

Danke schön! Das macht mathematisch Sinn, aber ich bezweifle immer noch Folgendes: Was mich auf dem Planeten Erde hält, anstatt mich aufgrund meiner Trägheit in einer tangentialen Linie vom Planeten wegzubewegen, ist /Schwerkraft/. Ich bin nicht mit einem Seil am Planeten befestigt, wie es bei den anderen Beispielen in meinem Buch der Fall ist, die sich auf die Zentripetalkraft beziehen. Wieso ist die Zentripetalkraft nicht selbst eine Komponente der Schwerkraft? Ich meine, der Mittelpunkt des Kreises auf Breite x parallel zum Äquator übt meines Wissens keine Kraft auf mich aus. Nur das Zentrum des Planeten Erde tut es.
Sie haben Recht. Deshalb heißt es, die Zentripetalkraft sei eigentlich keine Kraft. Die Vektorsumme aus Gravitationskraft und Normalkraft sollte gleich sein M A Wo A zeigt zum Mittelpunkt des Kreises. Die Zentripetalkraft ist die "Nettokraft", die auf den Körper wirkt, also die Summe der beiden anderen Kräfte. Ich tat so, als wäre es eine Kraft, damit es einfacher wäre, die Richtung der normalen Reaktion zu finden.
Außerdem nehmen sie später im Buch einen bestimmten Punkt auf dem Planeten Erde (der sich offensichtlich mit dem Planeten bewegt) als nicht-träges Gerüst, von dem aus sie das Gleichgewicht der Kräfte analysieren. Die Zentripetalkraft ist plötzlich weg, aber eine fiktive Zentrifugalkraft ist hinzugekommen. Ich gehe davon aus, dass die Zentripetalkraft weg ist, weil sie in ihrer Gleichung (mv ^ 2 / R) Geschwindigkeit erfordert, und ich verstehe, warum die Zentrifugalkraft hinzugefügt wird, um die Dinge auszugleichen. Aber ist es richtig zu sagen, dass das, was die Zentripetalkraft war, jetzt in der Schwerkraft enthalten ist?
Sie müssen aufhören, die Zentripetalkraft als tatsächliche Kraft zu sehen. Es gibt KEINE Zentripetalkraft. Wir nennen den Begriff M A als Kraft, denn wenn wir uns im Kreis bewegen, haben wir ein physisches Gefühl dafür, dass uns etwas zur Mitte hin zieht. Dieses Etwas kann eine einzelne Kraft oder eine Summe mehrerer Kräfte sein. Die Nettokraft zum Zentrum wird Zentripetalkraft genannt, aber die Nettokraft, die eine Summe von Kräften ist, muss selbst keine Kraft sein; So wie man eine Sammlung von 10 Pralinen nicht als Schokolade bezeichnen würde.
Wenn Sie sich im Bezugssystem des Körpers befinden, ist seine Beschleunigung in Bezug auf sich selbst gleich Null. Wir können also sagen, dass die Nettokraft Null ist. Es macht also keinen Sinn, von einer Zentripetalkraft zu sprechen, da es keine Nettokraft zum Zentrum gibt, die wir als Zentripetalkraft bezeichnen. Es macht keinen Sinn zu sagen, dass es in der Schwerkraft enthalten ist, da es in diesem Rahmen einfach nicht vorhanden ist. Die Zentrifugalkraft ist eine Pseudokraft, die dadurch entsteht, dass der Rahmen nicht träge ist. Das ist ein ganz anderes Konzept
Ich verstehe jetzt, dass es keine Zentripetalkraft gibt, aber ich bin immer noch nicht klar, warum die Normalkraft geneigt ist, weil es sich wie ein Zirkelschluss anfühlt: Sie muss geneigt sein, um die Zentripetalkraft auszugleichen (die eigentlich nicht existiert ). Wenn die geneigte Normalkraft in Kombination mit der Schwerkraft die "Zentripetalkraft" erzeugt, kann dies nicht als Grund dafür verwendet werden, warum die Normalkraft überhaupt geneigt ist. Irgendwelche Ideen?
Und entschuldigen Sie die Tatsache, dass ich immer wieder darüber rede: Ich möchte nur wirklich verstehen!
Sie sollten nicht nur davor zurückschrecken, die Zentripetalkraft als echte Kraft zu betrachten, sondern auch vor schrägen Normalen. Die Normalenrichtung ist senkrecht zur Oberfläche. In Ihrem Szenario muss Reibung zwischen Objekt und Erde bestehen. Die Kinematik des Objekts ist Beschleunigung in radialer Richtung und stationär in Richtung senkrecht zur Radialrichtung. Also zwei F = M A Gleichungen gelten und diese erzwingen die korrekte normale und korrekte Reibung. Schließlich können Sie Normalkraft und Reibung zu einer schrägen Kraft kombinieren, die Sie als die von der Oberfläche auf das Objekt ausgeübte Gesamtkraft definieren können .
@npojo du hast vollkommen recht. Ich hätte "Kontaktkraft" anstelle von Normalkraft verwenden sollen. Ich werde das korrigieren

Auf das Objekt wirken drei reale Kräfte: Gravitationskraft zum Erdmittelpunkt, Normalkraft und Reibung. Die Normalkraft steht, wie der Name schon sagt, senkrecht zur Oberfläche. Unter der Annahme einer kugelförmigen Erde ist die normale Richtung vom Erdmittelpunkt weg. Reibung steht senkrecht zur Normalen.

Stehen Erde und Objekt still, wären Gravitation und Normalkräfte gleich. Aber das Objekt bewegt sich im Kreis. Die Vektorsumme aller drei Kräfte zum Kreismittelpunkt sollte also gleich Masse x Radialbeschleunigung sein . In der orthogonalen Richtung beschleunigt der Körper nicht, sodass die Komponenten der Kräfte entlang dieser Achse zu Null summiert werden. Mit diesen Gleichungen können Sie die Normalkraft und Reibung berechnen. Die Vektorsumme aus Normalkraft und Reibung ist die „schräge Normale“.

Der Begriff Masse x Radialbeschleunigung ist geprägt von Zentripetalkraft.

Die obige Beschreibung stammt von einem Trägheitsrahmen.

In einem Nicht-Trägheitsrahmen gibt es keine Zentripetalkraft, weil sie von Anfang an nicht existierte. Die drei wahren Kräfte, Gravitation, Normalkraft und Reibung treten auf. Zentrifugalkraft wird hinzugefügt, um im Beschleunigungsrahmen "die Physik zu erklären".

Frage über die vom Planeten Erde ausgeübte Normalkraft im Verhältnis zur Zentripetalkraft
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