Intuitiv und für Laien ausgedrückt: Warum nimmt die Geschwindigkeit zu, wenn wir den Radius für den Drehimpuls verringern?

Ich verstehe, dass die Winkelgeschwindigkeit zunimmt, da die Entfernung kürzer wird, aber warum nimmt die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit zu? Es wird keine Kraft senkrecht zur Zentripetalkraft ausgeübt, warum steigt die Geschwindigkeit also an?

Mögliche Duplikate: physical.stackexchange.com/q/3611/2451 und Links darin.

Antworten (2)

Wenn der Radius verringert wird, existiert eine Geschwindigkeitskomponente, die radial nach innen gerichtet ist. Das Skalarprodukt dieser Komponente mit der Zentripetalkraft ist nicht Null, also wird Arbeit verrichtet und die Geschwindigkeit steigt.

Eine andere Möglichkeit, sich das vorzustellen, ist, dass ein umlaufendes Objekt, wenn es tiefer in einen Gravitationsschacht fällt, potenzielle Energie verliert und kinetische Energie gewinnt, was bedeutet, dass die Geschwindigkeit zunimmt.

Dies sagt nur aus, dass während der radialen Verschiebung Arbeit verrichtet wird. Aber dies ist nicht die Tangentialgeschwindigkeit, von der wir speziell sprechen. Es gibt keine Kraft, die parallel zur Tangentialgeschwindigkeit ist

Der Drehimpuls ergibt sich aus dem Kreuzprodukt des Impulses und des Ortsvektors. Nimmt man an, dass diese beiden Vektoren orthogonal sind, dann ist der Betrag des Drehimpulses das Produkt der Beträge dieser beiden Vektoren. Wenn also der Drehimpuls konstant bleibt und der Betrag eines dieser Vektoren abnimmt, muss der andere zunehmen. Da der Drehimpuls in einem geschlossenen System erhalten bleibt, würde eine Verringerung des Abstands eine Zunahme des Impulses bewirken.

Aber warum ist es eine Zunahme der Geschwindigkeit anstelle der Masse? Offensichtlich nimmt die Masse nicht zu (jedenfalls in der Newtonschen Mechanik), aber Ihre Erklärung geht nicht darauf ein. Warum steigt intuitiv die Geschwindigkeit spezifisch an?
Ich bin mir nicht sicher, ob man hierfür einen allgemeinen Mechanismus angeben kann, der auf alle Fälle anwendbar wäre. In der Antwort von EL_DON gibt es Erläuterungen zu einigen Fällen. Vielleicht kann man sagen, dass Sie, wenn Sie etwas an einem Seil schwingen und die Länge des Seils verkürzen möchten, es einziehen müssten. Dieser Zug würde eine Kraft erzeugen, die eine nach innen gerichtete Beschleunigung ergibt, die dann die Winkelgeschwindigkeit.