Stein fiel von einem fahrenden Zug

1. Sie haben nicht recht, dass der Stein scheinbar direkt nach unten fällt, wenn der Zug beschleunigt$\neq 0$. Es scheint in eine (gerade) schräge Linie (mit Winkel) zu fallen$\arctan\left(\frac{a}{g}\right)$), weil der Stein im beschleunigt wird$y$Achse (aufgrund der Schwerkraft) und der Beobachter im Zug beschleunigt in der$x$Achse. Von außerhalb des Zuges scheint es parabolisch zu fallen, weil es eine Anfangsgeschwindigkeit in hat$x$Achse (aufgrund der Tatsache, dass es sich mit dem Zug bewegte, als es fallen gelassen wurde) und es beschleunigt in der$y$Achse.

2. Die Antwort ist$g$denn die einzige Kraft, die auf den Stein wirkt, ist die Schwerkraft, und die Beschleunigung auf alle frei fallenden Körper auf der Erde$g$.

Es kann hilfreich sein, wenn Sie ein Freikörperdiagramm des Problems zeichnen, um zu sehen, warum dies der Fall ist. Es sieht so aus, als wären Sie etwas verwirrt darüber, warum sich die Dinge beschleunigen. Beschleunigung ist immer auf eine Kraft zurückzuführen, und wenn Sie nicht auf eine Kraft hinweisen können, die die Beschleunigung verursacht (z. B. Schwerkraft, Reibung auf den Schienen, die den Zug vorwärts bewegen usw.), kann es keine Beschleunigung in diese Richtung geben. Welche Kräfte wirken auf den Stein, die Sie glauben lassen, dass er mit dem Zug weiter beschleunigt, sobald er vom Zug getrennt ist?

Für einen Beobachter am Boden folgt der Stein einem parabolischen Pfad, da es sich um ein Projektil mit einer Anfangsgeschwindigkeit handelt, die gleich der Geschwindigkeit des Zugs ist, wenn er fallen gelassen wird. Die Person, die es fallen gelassen hat, sieht jedoch, dass es in einer geraden Linie herunterfällt.

Der stationäre Beobachter selbst, der in Ruhe ist, beobachtet, dass der Stein eine horizontale Geschwindigkeit und eine vertikale Abwärtsbeschleunigung hat . Für ihn hat der Stein also eine parabelförmige Bahn. Aber der Mann im Zug sieht tatsächlich, wie der Stein in einer geraden, schrägen Linie fällt . Weil der Mann im Zug eine zusätzliche Beschleunigung von 'a' entlang der horizontalen Richtung hat , die der Stein nicht hat. Er sieht also den Stein mit einer relativen horizontalen Verzögerung und einer nach unten gerichteten Beschleunigung . Daher sieht er den Stein in einer „ gerade schrägen Linie “ fallen und nicht in einer geraden Linie, wenn der Zug beschleunigt**.

Welche Beschleunigung des Steins wird von einem Beobachter am Boden gemessen? Ich denke, es sollte sein$a_{net}=(g^2+a^2)^{1/2}$, aber ich habe ein Buch, das sagt, es sollte g sein.

Hier muss ich sagen, dass, wenn ein Stein von einem beschleunigenden Zug fällt, in dem Moment, in dem der Stein den Kontakt mit dem Mann im Zug verliert, er keine horizontale Beschleunigung mehr erfährt . Er hat einen freien Fall , behält aber die horizontale Geschwindigkeit bei , die er hatte, als der Stein den Kontakt mit dem Mann im Zug verlor. Daher ist die Nettobeschleunigung 'g' .

Der Weg des Steins für den Beobachter auf dem Zug sollte eine gerade Linie sein, da er beim Loslassen des Steins die gleiche Geschwindigkeit wie der Zug hatte. Der Luftwiderstand kann jedoch den stationären Pfad beeinflussen. Für den Beobachter am Boden sollte es aufgrund der Schwerkraftwirkung auf den sich bewegenden Stein parabelförmig sein. Die Nettobeschleunigung von Stein sollte sein$g$denn nach dem Abwurf aus dem Zug wird er nur noch durch die Schwerkraft beschleunigt.

Zunächst möchte ich erwähnen, dass Sie den Luftwiderstand in Ihrem Problem nicht erwähnt haben. Denn in diesem Beispiel würde der Luftwiderstand bedeuten, dass der Beobachter im Zug den Steinfall tatsächlich nicht in einer geraden Linie (einschließlich der von @Aniket erwähnten Diagonale) sieht und eine horizontale Verzögerung erlebt.