Wenn die Schwerkraft eine "echte" Kraft wäre, wie könnte ich dann feststellen, ob ich falle oder im Weltraum oder auf der Erde beschleunige?

Ich denke, es wäre für Laien wie mich hilfreich zu verstehen, wie sich in der Praxis eine "echte" Kraft von einer Pseudokraft unterscheidet.

Die Schlüsselkennung ist, dass eine Trägheitskraft proportional zur Masse eines Objekts ist. Kräfte, die proportional zur Masse sind, können durch vernünftige Wahl des Bezugssystems zum Erscheinen oder Verschwinden gebracht werden.

Experimentell lässt sich dies leicht mit einem Beschleunigungsmesser nachweisen. Wenn der Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung erkennt, ist das Objekt einer realen Nettokraft ausgesetzt. Wenn der Beschleunigungsmesser Null anzeigt, ist die tatsächliche Nettokraft Null, und jede verbleibende Beschleunigung ist auf eine Trägheitskraft zurückzuführen.

So würde sich ein fallendes/beschleunigendes Objekt verhalten, wenn die Schwerkraft eine echte Kraft wäre.

Wenn die Schwerkraft eine echte Kraft wäre, würde ein Beschleunigungsmesser, der an einem frei fallenden Objekt nahe der Erdoberfläche angebracht ist, ablesen$9.8\text{ m/s}^2$nach unten.

Ein fallendes/beschleunigendes Objekt verhält sich nicht so;

Ein Beschleunigungsmesser, der an einem frei fallenden Objekt nahe der Erdoberfläche angebracht ist, zeigt 0 an. Jeder kann dies mit einem typischen Smartphone überprüfen.

Daher ist die Schwerkraft keine wirkliche Kraft.

Daher die$9.8\text{ m/s}^2$Beschleunigung ist nicht auf eine reale Kraft zurückzuführen.

Wenn die Schwerkraft eine "echte" Kraft wäre, wie könnte ich dann feststellen, ob ich schwerelos im Weltraum bin oder frei auf die Erde falle?

Wie oben beschrieben, wenn die Schwerkraft eine echte Kraft wäre, würde sie von einem Beschleunigungsmesser erfasst werden. Jemand, der weit entfernt von Gravitationsquellen ist, hätte also einen Beschleunigungsmesserwert von 0, und jemand, der frei auf die Erde fällt, hätte einen Beschleunigungsmesserwert von 0$9.8\text{ m/s}^2$nach unten.

Ihre ersten beiden Fragen haben im Grunde die Antwort "Sie können nicht". Die Tatsache, dass „Schwerelosigkeit“ oft mit freiem Fall (zB im Orbit) verwechselt wird, unterstreicht diese Tatsache.

Für die 3. und 4. Frage können wir den Unterschied erkennen, weil es Objekte gibt, die nicht auf Magnetismus reagieren. Wenn Sie also einen Plastikschlüssel in der Tasche haben, können Sie ihn herausnehmen und sein Verhalten beobachten. Andernfalls könnten Sie sich ansehen, wie sich Ihr Blut (das nicht magnetisch ist) verhält. Optionen dieser Art sind für die Schwerkraft nicht verfügbar.

Die Schwerkraft ist eine echte Kraft. Wenn Sie fragen, ob es sich um eine emergente Eigenschaft der Krümmung der Raumzeit handelt, haben Sie Recht. In einem lokalen Rahmen verhält es sich jedoch so, wie Sie es von einer echten Kraft erwarten würden (d. h.$F = \frac{dp}{dt}$).

Wenn die Schwerkraft eine "echte" Kraft wäre, wie könnte ich dann feststellen, ob ich schwerelos im Weltraum bin oder frei auf die Erde falle?

Wieder einmal ist die Schwerkraft eine echte Kraft und man kann es nicht sagen. Das nennt man Äquivalenzprinzip.

Wenn die Schwerkraft eine "echte" Kraft wäre, wie könnte ich dann feststellen, ob mein Schiff im Weltraum "nach oben" beschleunigt oder ob ich auf der Erde durch die Schwerkraft "nach unten" beschleunigt werde?

Du kannst nicht. Wieder das Prinzip der Äquivalenz.

Wenn ich einen ferromagnetischen (Kettenhemd-)Anzug trage, während mein nichtmagnetisches (Plastik-)Schiff in der Nähe eines Magnetars fliegt, wie kann ich dann feststellen, ob mein Schiff vom Magnetar weg beschleunigt oder ich in Richtung gezogen werde? Es?

Wenn diese Abwendung/Beschleunigung vom Magnetar sehr scharf ist, ist es möglich, dass Sie es nicht erkennen können (von innerhalb Ihres Schiffes). Aber ich denke, weil die Magnetkraft mehrere Größenordnungen größer ist als die "übliche Trägheitskraft", können Sie einen Unterschied zugunsten der Magnetkraft spüren (auch wenn Sie magnetische / metallische Objekte im Schiff haben, werden Sie dies bemerken sie lenken viel stärker ab als nicht magnetische Gegenstände).

Wenn ich in einem Krankenhausbett in einem unbekannten Raumschiff aufwache und spüre, dass das Bett gegen mich drückt / ich auf das Bett drücke, wie könnte ich dann sagen, ob ich jetzt Wolverine bin und habe ein Metallskelett, während das Schiff aus Kunststoff besteht (Magnet unter dem Schiff), oder wenn das Schiff aus Metall besteht (Magnet über dem Schiff)?

Die Kraft, die Sie spüren würden, ist das Bett, das Sie aufrecht hält. Zugegeben, es fühlt sich vielleicht so an, als würden Sie nicht so sehr mit anderen Gegenständen festgenagelt (wenn Sie einen Metallgegenstand von der Seite des Bettes fallen lassen und es dann mit einem anderen Plastikgegenstand versuchen würden, würden Sie es bemerken).

Der Punkt des Äquivalenzprinzips, und dies ist der wichtigste Punkt, es gibt keine Experimente/Beobachtungen, die einen gleichmäßig beschleunigten Bezugsrahmen von einem gleichmäßigen Gravitationsfeld innerhalb dieses Bezugsrahmens unterscheiden, während Sie in den letzten beiden Beispielen eindeutig sind oben angeben, können Sie .

Ich würde sagen, dass die Schwerkraft eine Kraft ist. Aber in der speziellen Relativitätstheorie gibt es zwei Arten von Kräften. Elektromagnetismus, Normalkräfte und dergleichen sind Viervektorkräfte. Zentrifugal- und Corioliskräfte können nicht durch Vierervektoren beschrieben werden; Sie sind "Tensorkräfte", wobei der fragliche Tensor der metrische Tensor ist. Wenn Sie GR hinzufügen, erweist sich die Schwerkraft auch als Tensorkraft. Diese Unterscheidung existiert nicht in der Newtonschen Physik, wo alle diese Kräfte durch Vektoren beschrieben werden.

Der einfachste Weg, den Unterschied zu erkennen, besteht wahrscheinlich darin, nach der Zeitdilatation zu suchen.

Wenn Sie auf einem Planeten stehen (der sich nicht dreht, um die Dinge einfach zu halten) und von der (Tensor-)Schwerkraft angezogen werden, der die (Vektor-)Normalkraft des Bodens entgegenwirkt, ticken ideale Uhren in verschiedenen Höhen zu unterschiedlichen Preisen. Wenn die Schwerkraft eine Vektorkraft wäre, würden die Uhren im gleichen Tempo ticken.

Wenn Sie durch die Aufwärtsbeschleunigung eines Raketenschiffs in Ihr Bett gedrückt werden, ticken Uhren in unterschiedlichen Höhen unterschiedlich schnell, aber wenn ein Magnet im Boden Ihr Adamantiumskelett anzieht, ticken die Uhren gleich schnell .

Die Antwort auf die ersten 2 Ihrer Fragen lautet: Sie können den Unterschied nicht erkennen ... der einzige Grund, warum Sie dies könnten, ist, sich umzusehen oder den Wind zu spüren, während Sie frei fallen. Das Schweben im Raum ist ein Trägheitsrahmen, ebenso der freie Fall

Ich denke, Sie haben Zweifel, dass die Schwerkraft keine Kraft ist ... lesen Sie dies - es beweist (auf sehr analoge Weise), dass die Schwerkraft keine Kraft und eine Krümmung in der Raumzeit ist ... es könnte Ihre Zweifel überwinden: -

Betrachten Sie es so,

Wir alle und das Universum bewegen sich in der Zeit vorwärts, und so bewegt sich alles im Raum-Zeit-Kontinuum vorwärts. Stellen Sie sich die Schwerkraft nicht als Kraft vor, sondern als eine Krümmung in der 4D-Gummifolie der Raumzeit, die Dinge verlangsamt, die sich im Raumzeitkontinuum bewegen. Warum? Nun, hier ist eine ANALOGIE(Beachten Sie, dass ich „Analogie“ fett gedruckt habe, da es wichtig ist). In der 2D-Raumzeit-Demo (diejenige, in der Menschen Bälle auf eine Gummiplatte fallen lassen) krümmt sich die Gummiplatte, wenn Sie Bälle auf eine Gummiplatte fallen lassen. Kleinere Bälle bewegen sich also an die niedrigstmögliche Stelle der Gummiplatte (danach klettern sie nicht über die durch Gummi erzeugte „Hügelkrümmung“). Und da die gesamte Gummifolie Raum und Zeit darstellt, hat sie auch aufgehört, sich in der Zeit zu bewegen ... Das ist sehr analog zu der Art und Weise, wie die Schwerkraft die Zeit verlangsamt. Ein Objekt in einem Trägheitsbezugssystem (ich nenne es ab jetzt nur noch 'OIFR') ist ein Objekt, das nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird ... mit anderen Worten, es ist ein Objekt, das über die erwähnte Hügelkrümmung klettert Vor. Derek in Veritasium sagte, dass (ja, ich habe das Video auch gesehen) Aufgrund der Normalkraft sieht ein OIFR etwas in der Schwerkraft, das sich nach oben beschleunigt. Und das sehen Sie in der 2D-Raum-Zeit-Analogie ... Wenn ein kleinerer Ball den Minimalpunkt erreicht, stoppt er richtig? Aber ein OIFR sieht es als Beschleunigung davon weg, weil ein OIFR über die "Hügelkrümmung" klettert, nachdem er den Boden erreicht hat, und sich weiterbewegt, während das Objekt in der Schwerkraft still bleibt ....

Ich hoffe, Ihre Zweifel wurden überwunden ... Der Grund, warum ich "Analogie" fett gedruckt habe, war, dass das Ganze eine Analogie war ... nicht die Realität ... die Realität passiert im 4D-Raum und wird von Einsteins Feldgleichungen bestimmt ... .

Übrigens hat mir Dereks Video über Veritasium geholfen, diese Sache vollständig zu verstehen ... Ich hatte Fragen wie Ihre, aber das Video hat mir sehr geholfen ... Ich hoffe, meine Erklärung hat Ihnen geholfen

Eine Pseudo-Kraft oder "fiktive Kraft" ist eine Kraft, die sich aus der Verwendung eines bestimmten Referenzrahmens ergibt. In bestimmten Referenzsystemen verschwinden fiktive Kräfte - diese Referenzsysteme werden als Trägheitsreferenzsysteme bezeichnet. Der Begriff "fiktive Kraft" ist etwas verwirrend, da eine fiktive Kraft immer noch reale Auswirkungen haben wird, wenn wir Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung relativ zu einem nicht trägen Bezugssystem messen.

Die Schwerkraft unterscheidet sich von den anderen drei Grundkräften (elektromagnetische Kraft, starke Kraft und schwache Kraft), da sie auf jedes Objekt eine Kraft ausübt, die proportional zur Trägheitsmasse des Objekts ist, und so allen Objekten die gleiche Beschleunigung verleiht (solange wir uns daran halten). in der Nähe oder "lokale" Beobachtungen). Andere fundamentale Kräfte wirken auf verschiedene fundamentale Teilchen auf unterschiedliche Weise – und auf manche Teilchen überhaupt nicht. Insofern ist die Gravitation wie gestellabhängige Kräfte wie Fliehkraft oder Corioliskraft – weshalb sie auch als Pseudokraft oder fiktive Kraft bezeichnet wird.

Das Äquivalenzprinzip besagt, dass man mit lokalen Messungen den Unterschied zwischen beschleunigter Bewegung und einem äquivalenten Gravitationsfeld nicht erkennen kann . Wenn Sie jedoch aus Ihrem Raumschiff heraussehen können, könnten Sie nichtlokale Effekte verwenden, um zwischen dem Aufenthalt auf der Erdoberfläche und der Beschleunigung durch den Weltraum zu unterscheiden. Sie könnten zum Beispiel nach Anisotropien in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung suchen.