Wenn ein Objekt, das sich im Kreis bewegt, eine Zentripetalkraft erfährt, erfährt es dann nicht auch eine Zentrifugalkraft aufgrund des dritten Newtonschen Gesetzes?

Dies ist eine häufige Fehlinterpretation des dritten Newtonschen Gesetzes, das oft so formuliert wird: "Auf jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion." Wie Sie vermuten, beziehen sich "Aktion" und "Reaktion" auf Kräfte. Sie beziehen sich jedoch auf Kräfte, die auf verschiedene Dinge wirken . Andernfalls könnte niemals etwas beschleunigen: Wenn jede Kraft immer durch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft aufgehoben würde, könnte keine Kraft jemals etwas bewirken. Stattdessen treten Kräfte zwischen Objekten auf – sagen wir Auto und Straße, um Ihr Beispiel zu nehmen. Die Straße übt eine nach innen gerichtete Kraft auf das Auto aus, die, Sie haben Recht, die Zentripetalkraft ist. Die gleiche und entgegengesetzte Kraft wird vom Auto ausgeübt , aufdie Straße. Die beiden Kräfte wirken auf unterschiedliche Dinge, sie heben sich also nicht auf. Diese zweite Kraft (die vom Auto auf die Straße ausgeübte Kraft) wird manchmal als „reaktive Zentrifugalkraft“ bezeichnet, was verwirrend ist, weil sie sich von der allgemeineren Bedeutung der Zentrifugalkraft unterscheidet.

Schauen wir uns als Beispiel das Erde-Mond-System an. Die Zentripetalkraft ist die Schwerkraft der Erde, die den Mond davon abhält, wegzufliegen. Aber das funktioniert in beide Richtungen, die Erde wird genauso stark zum Mond gezogen, wie der Mond zur Erde gezogen wird.

In Ihrem Autobeispiel bedeutet der Winkel der Vorderreifen, dass ein gewisser Prozentsatz der Kraft des Autos für das Wenden des Autos aufgewendet wird. Die entgegengesetzte Kraft wird aufgewendet, um zu versuchen, die Fahrbahn in die entgegengesetzte Richtung zu schieben. Es ist wirklich dasselbe wie beim Vorwärtsfahren, außer dass Ihr Kraftvektor nicht parallel zu Ihrem Geschwindigkeitsvektor ist.

Kleine Nebensache: Die Newtonschen Gesetze, die man sowieso in der High School lernt, funktionieren nur in Trägheitsbezugssystemen. Zentrifugalkraft existiert in einem rotierenden Bezugssystem.

Stellen Sie sich ein Objekt vor, das durch eine Schnur verbunden ist, die sich in einer kreisförmigen Bewegung bewegt.

Was ist eigentlich diese Reaktionskraft, die durch die Zentripetalkraft erzeugt wird?

Die Kraft auf ein Objekt , die die Zentripetalbeschleunigung eines Objekts verursacht, kommt von einer anderen Größe – der Wirkung, zB der Kraft auf das Objekt aufgrund der Schnur .

Das dritte Newtonsche Gesetzpaar ist die Kraft auf eine andere Entität aufgrund des Objekts – die Reaktion, zB die Kraft auf die Saite aufgrund des Objekts .

woher kommt die zentrifugalkraft

Die Zentrifugalkraft ist keine reale Kraft, sondern wird eingeführt, um bequem das zweite Newtonsche Gesetz im rotierenden (nicht trägen) Rahmen des Objekts anwenden zu können.

Es gibt kein drittes Newtonsches Gesetzpaar zur Zentrifugalkraft.

Aber das ist offensichtlich nicht wahr, da dies bedeuten würde, dass die Nettobeschleunigung auf das sich im Kreis bewegende Objekt 0 wäre.

Das ist nicht richtig. Ein Objekt wird beschleunigt, wenn sich entweder seine Geschwindigkeit oder seine Richtung ändert oder beides. Gemäß dem ersten Gesetz von Newton wird ein Körper, der sich mit konstanter Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt, dies auch weiterhin tun, wenn nicht eine äußere Nettokraft auf ihn einwirkt. Der Geschwindigkeitsvektor eines Körpers, der eine Kreisbewegung erfährt, ist zu jedem Zeitpunkt eine Tangente an den Kreis. Die Trägheit des Körpers widersteht einer Richtungsänderung dieses Vektors. Die Zentrifugalkraft ist eine fiktive Kraft, die aufgrund der Trägheit des Körpers in einem nicht trägen (beschleunigenden) Bezugssystem auf den Körper zu wirken scheint. Die Zentripetalkraft ist die auf das Objekt wirkende Nettokraft, die es zwingt, ständig die Richtung zum Mittelpunkt der Kreisbahn zu ändern.

Vielleicht ist es am einfachsten, dies zu sehen, wenn Sie sich ein Auto vorstellen, das mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus fährt. Auf dem Beifahrersitz befindet sich ein Gegenstand. Der Fahrer (in diesem Fall auf der linken Seite des Autos) macht eine scharfe Linkskurve, die der Beginn der Kreisbewegung ist. Der Gegenstand auf dem Sitz rutscht zur Beifahrertür. Der Fahrer erlebt das Gefühl, zur Beifahrerseite geschoben zu werden. Aber weder der Fahrer noch das Objekt werden einer Kontaktkraft ausgesetzt, die sie in diese Richtung drückt. Sie erfahren eine zentrifugale (fiktive) Kraft.

Nehmen wir nun stattdessen an, dass das Objekt aufgrund der Haftreibung zwischen dem Objekt und dem Sitz nicht auf dem Sitz gleitet. Die Haftreibungskraft ist eine Zentripetalkraft in Richtung der Mitte des Kreises, die verhindert, dass das Objekt in einer geraden Linie fortfährt, gesehen von einem Trägheitsreferenzrahmen (z. B. der Straße). Dies ist das gleiche, was in Ihrem Beispiel passiert.

Fazit: Die Zentripetalkraft ändert die Richtung des Objekts immer wieder zum Mittelpunkt der Kreisbahn. Eine Richtungsänderung der Bewegung eines Objekts führt auch bei unveränderter Geschwindigkeit des Objekts zu einer Beschleunigung.

Hoffe das hilft.

was uns auch die Zentrifugalkraft gibt (da$F=ma$ist die Gleichung für eine Kraft und die Beschleunigung eines Objekts wird daher durch eine Kraft verursacht).

Man sollte es nicht " Zentrifugalkraft " nennen, sondern Zentripetalkraft . Eine Zentripetalkraft nach innen bewirkt die Zentripetalbeschleunigung nach innen. Wenn Leute von "Fliehkraft" sprechen, meinen sie normalerweise das Gefühl, nach außen geschwungen zu werden , also wäre diese imaginäre "Fliehkraft" der tatsächlichen Zentripetalkraft entgegengesetzt.

Beachten Sie jedoch, dass es keine Zentrifugalkraft gibt (es fühlt sich nur so an, aber das ist nur eine Illusion); Es gibt nur eine Zentripetalkraft. (Ich gehe hier von einem Trägheitsbezugssystem wie dem Boden aus).

Aber nach Newtons drittem Gesetz gibt es für jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion, was bedeuten würde, dass wegen der Zentripetalkraft eine gleiche Kraft nach außen wirkt, die ich sagen würde, die Zentrifugalkraft. Aber das ist offensichtlich nicht wahr, da dies bedeuten würde, dass die Nettobeschleunigung auf das sich im Kreis bewegende Objekt 0 wäre.

Ein sehr wichtiger Hinweis: Die Aktions-/Reaktionskräfte im 3. Newtonschen Gesetz wirken nicht auf dasselbe Objekt. Ihr Objekt wird nach innen gezogen und ein anderes Objekt wird gleichzeitig mit gleicher Kraft nach außen (in die entgegengesetzte Richtung) gezogen.

Eine kreisförmige Bewegung geschieht, weil

• du schwingst etwas an einer Schnur herum (die nach außen gerichtete Kraft wirkt auf deine Hand)
• du drehst mit deinem Auto (die nach außen gerichtete Kraft wirkt auf den Boden/Asphalt/Planeten)
• ein Satellit umkreist die Erde (die nach außen gerichtete Kraft wirkt auf die Erde)
• usw.

Es gibt immer eine Quelle der inneren Kraft; es gibt immer eine Wechselwirkung mit etwas anderem, bevor eine Kraft vorhanden sein kann. Dieses "etwas andere" fühlt die Reaktionskraft nach Newtons 3. Gesetz.

Ich kann mir vorstellen, dass die Zentripetalkraft von der Reibung mit der Straße herrührt, wenn Sie in einem Auto sitzen, und wenn die Reaktionskraft die Kraft in den Boden ist, ist dies mit Ausnahme der Zentrifugalkraft sinnvoll.

Du beantwortest die Frage hier im Grunde selbst. Abschließend sei nur darauf hingewiesen, dass es, wie oben erwähnt, keine „Fliehkraft“ gibt. Das ist ein schlechter Begriff, weil es keine Kraft ist. Es ist ein Gefühl . Beim Abbiegen eines Autos werden Sie nach außen gegen das Fenster geschleudert, nicht weil Sie eine „Zentrifugalkraft“ nach außen drückt, sondern weil das Auto durch die Zentripetalkraft nach innen gezogen wird.

Nicht du wirst nach außen gedrückt, sondern das Auto bewegt sich von der geraden Bahn deines Körpers weg und zieht dich mit. Aber aus der Perspektive des Autos sieht es so aus, als würdest du dich bewegen und nicht das Auto – das ist nur eine Illusion, ein Trick unseres Gehirns. Der gleiche Trick passiert, wenn ein Typ auf Rollschuhen in einem Bus steht. Wenn der Bus beschleunigt, sieht es so aus, als würde er rückwärts rollen – aber nicht er rollt rückwärts, sondern der Bus rollt vorwärts unter seinen Füßen weg.

Zusammengefasst: Nicht Sie bewegen sich nach außen, sondern das Auto bewegt sich in Sie hinein . Nichts drückt dich nach außen, und es gibt keine Bewegung/Beschleunigung nach außen, die durch irgendeine Kraft verursacht werden würde. Nur das Gefühl/die Illusion davon.

Lassen Sie uns zunächst den Fehler in Ihrem ersten Satz aus dem Weg räumen. Wegen$F=ma$, erhält man aufgrund der Zentripetalbeschleunigung eine Zentripetalkraft .

Damit kommen wir zum Kern der Frage. Sie haben Newtons drittes Gesetz gelernt: „Für jede Aktion gibt es eine gleiche, aber entgegengesetzte Reaktion“. Diese Aussage ist etwas unvollständig, da sie keine Informationen über den Ort dieser Aktion und Reaktion enthält.

Newtons drittes Gesetz kann wie folgt umschrieben werden: „Für jede Aktion von Körper A auf Körper B gibt es eine gleiche, aber entgegengesetzte Reaktion von Körper B auf Körper A“. Wir haben festgestellt, dass sich Körper A auf einem Kreis bewegt, also eine gewisse zentripetale Wirkung auf ihn ausgeübt wird. Irgendwo muss es eine gleiche, aber entgegengesetzte Reaktion auf einen Körper B (nicht A!) geben .

Typische Beispiele für Körper B wären

• Ihre Hand hält den Eimer, den Sie im Kreis schwingen. Sie können fühlen, wie diese Zentrifugalkraft versucht, Ihre Hand von Ihrem Körper wegzuziehen.
• Die Straße, die durch das im Kreis fahrende Auto „nach außen“ geschoben wird
• Die Erde beschleunigt kontinuierlich auf den Mond zu (was bedeutet, dass sich die Erde in gewisser Weise auch um den Mond dreht - tatsächlich drehen sich beide um ein gemeinsames Baryzentrum)

Zentrifugalkraft ist also ein Unsinnswort wie Straßenjargon. Mein Physiklehrer an der High School sagte uns immer: "Es ist zentripetal. Nennen Sie es nicht zentrifugal."