Ist die Rotationsbewegung durch eine zentrale Kraft bedingt?

Wir kennen Rotationsbewegungen als eine Kombination (Resultante) zweier Effekte, der Tangentialgeschwindigkeit und einer Zentripetalkraft. Wird die Rotationsbewegung im selben Moment in eine lineare Bewegung umgewandelt, in der diese Zentripetalkraft fehlt, und diese Rotationsbewegung kann keine natürliche Bewegung sein, die durch einen einzigen Effekt verursacht wird, und die lineare Bewegung ist die einzige (rohe) Bewegung, die im Universum vorhanden ist?

Nehmen wir ein Beispiel, ein Raumschiff, das zum Mond (oder irgendwo in den Weltraum) fliegt. Dieses Raumschiff wird die Erdatmosphäre verlassen und sich weiterhin in einer spiralförmigen Bewegung nach außen bewegen, wobei der Radius aufgrund des durch die Erdrotation gewonnenen Impulses zunimmt.

Irgendwann sollte dieses Raumschiff (wenn ich richtig liege) diese Rotationsbewegung verlieren und in eine gerade Linie schießen, die den letzten Kreis tangiert, dessen Radius der Abstand vom Erdmittelpunkt ist. Das liegt daran, dass die Schwerkraft (Zentripetalkraft) keine wirkende Kraft mehr ist. Kann das wahr sein??

Es gibt auch eine Szene aus dem Film „Gravity“, die ich nicht ganz verstanden habe. Der Astronaut bewegt sich weiter, wenn er sich von einem rotierenden Objekt löst und sich auf diese Weise weiterbewegt (sehr berühmte Szene im Trailer), ist das richtig?

Es wird keine Tangentialkraft benötigt. Die Zentripetalkraft reicht aus, um ein Objekt in Bewegung zu halten.
@BrandonEnright Ich habe meine Frage bearbeitet, um meinen Fall am besten auszudrücken. Ich meinte "Tangentialgeschwindigkeit".

Antworten (2)

Die einzige Kraft, die auf Körper in Kreisbewegung wirkt, ist die Zentripetalkraft, gleich

F = M v 2 R
Die Zentripetalkraft wirkt auf das Zentrum des rotierenden Körpers; Es gibt keine Tangentialkraft. Außerdem wirkt die Schwerkraft über eine unendliche Reichweite, sodass auf das Raumschiff immer das Gravitationsfeld der Erde einwirkt. Wenn jedoch die Zentripetalkraft abrupt entfernt wird (z. B. wenn eine an einem Tennisball befestigte Schnur beim Umdrehen reißt), folgt der Körper in dem Moment, in dem die Kraft entfernt wurde, der Tangente an den Kreis.

Was die Szene in Gravity betrifft, war dies korrekt, da es keine Reibung (Luftwiderstand) gibt, um die Rotation zu verlangsamen oder zu stoppen.

Mit Tangentialkraft meinte ich die Geschwindigkeit. Ich werde das in der Frage bearbeiten, aber die Zentripetalkraft ist eine lineare Kraft, oder? Was ist die Zentripetalkraft in der Schwerkraft, wenn die Spannung des rotierenden Objekts (ich stelle auch die Bewegung dieses Objekts in Frage) entfernt wird (der Astronaut wird davon getrennt) und der Astronaut sich weiterhin in einer Rotationsbewegung bewegt?
Zunächst sollten Sie Ihre Begriffe richtig definieren: Tangentialimpuls ist nicht Geschwindigkeit. Auch alle Kräfte sind linear. Die Szene, in der der Astronaut vom anderen getrennt wird, ist falsch und wurde nur verwendet, um dem Film Drama hinzuzufügen. Beide Objekte (Astronaut und Raumschiff) haben die gleiche Geschwindigkeit, daher kann es auf keinen Fall zu Spannungen in der Saite kommen.
Ok, aber Sie stimmen mir zu, dass die Rotationsbewegung von einer zentralen Kraft abhängig ist und kein Objekt im Raum sich ohne diese Kraft in einem Rotationsmuster aus eigener Kraft bewegen kann? oder "Eine Kraft"
Ja, das ist richtig: Ohne äußere Kräfte wird sich das Objekt geradlinig bewegen (wenn es von Anfang an Schwung hätte).

Wenn das Raumschiff die Erde verlässt, wird es sofort in eine gerade Bewegung gehen, wenn keine Kraft auf es einwirkt. Sein linearer Impuls kann sich aus linearem Impuls zusammensetzen, der von der Erdrotation geerbt wird (wodurch Objekten auf seiner Oberfläche eine Geschwindigkeit verliehen wird) und möglicherweise aus anderen Quellen linearen Impulses, die ihn dazu gebracht haben, den Planeten zu verlassen. Jeglicher Drehimpuls, den es haben kann (von der Erde geerbt oder auf andere Weise), führt nur dazu, dass sich das Raumfahrzeug um seinen eigenen Massenmittelpunkt dreht.

Auf das Raumschiff wirkt jedoch mindestens eine Kraft: die Erdanziehungskraft. Seine Wirkung besteht darin, die Flugbahn (unter der Annahme, dass sie nicht gerade nach oben geht) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs in eine Ellipse, eine Parabel oder eine Hyperbel zu biegen.

Es gibt keine Spiralbewegung.

Wenn Sie einen rotierenden Körper loslassen, schießen Sie sofort in eine gerade Linie, entlang einer Tangente, weil die Zentripetalkraft weg ist. Das ist richtig. Es ist jedoch nur dann eine gerade Linie, wenn keine andere Kraft wirkt, sonst kann die Bahn durch diese andere Kraft modifiziert werden.

In Bezug auf den Film Gravity gab es einige Fälle, in denen ich mich über die Korrektheit der Physik wunderte. Aber die Dinge gehen zu schnell, um die Situation wirklich zu analysieren, und ich habe sie nicht auf DVD. Was Sie beschreiben, scheint nicht sehr physikalisch zu sein, aber ich erinnere mich nicht daran: Der Astronaut sollte, getrennt von dem rotierenden Körper, in einer geraden Linie gehen (wie ich oben sagte). Diese gerade Linie ist nur eine lokale Annäherung, da sich der Astronaut aufgrund der Erdanziehungskraft auf einer elliptischen Umlaufbahn befindet.

Tatsächlich war die Erdanziehungskraft von Anfang an vorhanden, konnte aber bei der Analyse eines lokalen Ereignisses im freien Fall in erster Näherung vernachlässigt werden.

Ihre Aussage, dass Drehbewegung (oder Drehimpuls) nur ein Sonderfall der Linearbewegung (linearer Impuls) ist, ist eigentlich falsch. Aber das zu erklären könnte zu lange dauern, und ich bin mir nicht sicher, ob ich es angemessen tun würde.

Könnten Sie Ihren letzten Absatz näher erläutern. Wo habe ich gesagt, dass der Drehimpuls nur ein Sonderfall der linearen Bewegung ist? Bitte erkläre.
Sie sagten: " Rotationsbewegung kann keine natürliche Bewegung sein, die durch einen einzigen Effekt verursacht wird, und lineare Bewegung ist die einzige (rohe) Bewegung, die im Universum vorhanden ist? ". Vielleicht habe ich deine Worte falsch interpretiert ... was meinst du?
Danke schön. Ich meinte, dass eine Rotationsbewegung ohne eine äußere Kraft nicht existieren kann, im Gegensatz zu einer linearen Bewegung, die dies kann. Ein Objekt im Raum kann eine gleichmäßige Geschwindigkeit haben, ohne dass eine äußere Kraft die Bewegung bestimmt.
@Yoda Soweit ich weiß, ist diese letzte Aussage für die Rotationsbewegung korrekt (allerdings nicht für den Drehimpuls, soweit ich weiß), aber Ihre anfängliche Aussage war stärker. Aber eine gleichförmige lineare Geschwindigkeit ist gleichbedeutend mit gar keiner Geschwindigkeit, da sie nur als relative Bewegung von Bedeutung ist. Die Winkelgeschwindigkeit existiert jedoch anscheinend in einem absoluten Sinne, und deshalb "weiß" ein Eimer Wasser, dass er sich um sich selbst dreht, anstatt still zu sein, während sich das Universum um ihn dreht. Dasselbe gilt für jede andere Art von Beschleunigung.
Könnten Sie näher erklären, woher ein Wassereimer weiß, dass er sich dreht? Wir auf der Erde dachten eine ganze Weile, dass sich das Universum um uns dreht, sind sie nicht gleich? Es tut mir leid, aber ich habe Schwierigkeiten, ähnliche Paradoxien zu verstehen.
@Yoda Wenn Sie einen Eimer Wasser drehen, sammelt sich das Wasser an den Seiten. Auf der Erde (dh in einem gleichmäßigen Schwerefeld) bleibt die Oberfläche nicht eben, sondern nimmt die Form eines Paraboloids an. Aber was sagt, dass sich der Eimer dreht, anstatt das Universum um ihn herum. Siehe zum Beispiel en.wikipedia.org/wiki/Bucket_argument .
Ist die Rotationsbewegung durch eine zentrale Kraft bedingt?
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