Wo sind wir : Auf der Ebene oder auf einer Rampe - in einem Zug?

Nehmen wir an, wir reisen in einem Zug. Der Weg hat zwei Teile: einen auf Bodenhöhe und den anderen, der sich auf der Rampe nach oben bewegt. Die Rampe hat eine Neigung von arctan ⁡ A G mit der Horizontalen, wo A ist die Beschleunigung des Zuges in der Ebene und G ist die Erdbeschleunigung.

Der Zug beschleunigt auf der Rampe nicht, sondern bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Können wir sagen, wo wir uns befinden (natürlich im Zug sitzen!), wenn wir nur ein Pendel am Dach hängen haben, um es zu beobachten? ( Fenster sind geschwärzt )

Bild

Im Allgemeinen werden auf dieser Seite "hausaufgabenartige" Fragen als Hausaufgaben gekennzeichnet, auch wenn sie nicht aus tatsächlichen Hausaufgaben stammen. Aber ich bin kein Experte auf diesem Gebiet, ich wollte nur helfen.
@zhermes Was mache ich mit dem Äquivalenzprinzip?
Hallo explorenet. Wenn Sie dies noch nicht getan haben, nehmen Sie sich bitte eine Minute Zeit, um die Definition für die Verwendung des Hausaufgaben- Tags und die Phys.SE- Richtlinie für hausaufgabenähnliche Probleme zu lesen.

Antworten (2)

Wenn der Zug ein ideales isoliertes System ist, lautet die Antwort nein, wir können nicht sagen, wo wir uns befinden. Wie Zhermes betonte, besagt das Äquivalenzprinzip, dass die Gravitationskraft, die ein ruhender oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegender Körper erfährt, dieselbe ist wie die Pseudokraft, die dieser Körper erfährt, ein nicht-trägheitsbezogener Bezugsrahmen. Dies besagt einfach, dass die träge Masse gleich der schweren Masse ist. Um zu sehen, dass dies so ist, anstatt zu denken, dass der Zug beschleunigt, stellen Sie sich vor, Sie platzieren ein anderes Gravitationsfeld, das das Pendel in die gleiche Richtung wie die Trägheitskraft zieht. Lesen Sie auch über Einsteins Gedankenexperiment mit seinem berühmten Aufzug. In gewisser Weise ähnelt es Ihrer Frage.

Obwohl die Gravitations-/Trägheitskraft in beiden Fällen dazu führt, dass das Pendel auf die gleiche Weise kippt (siehe Äquivalenzprinzip-Link von @zhermes), können Sie also nicht sehen, ob Sie beschleunigen oder auf der Steigung sind, Sie werden es wahrscheinlich fühlen können der Unterschied.

Der Grund dafür ist, dass, obwohl die Kraft parallel zum Zug gleich ist (was dazu führt, dass sich das Pendel auf die gleiche Weise verhält), die auf Sie wirkende Normalkraft nicht so abhängig vom Wert von ist arctan ⁡ ( A G ) (ob es ausreichend größer als 0 ist) werden Sie wahrscheinlich fühlen können, ob Sie auf der Steigung sind oder nicht.

[ZUSATZ nach Diskussion mit @markovchain]

Wenn ich entlang der Linie der Parallel- und Normalkräfte denke, muss ich meine Antwort etwas erweitern: Ein STARRES Pendel sieht auf dem flachen und geneigten Teil genau gleich aus. Ein FLEXIBLES Pendel ist jedoch gerade, wenn es sich den Hang hinauf bewegt, aber gekrümmt, wenn es auf der horizontalen Oberfläche beschleunigt wird, da es sowohl eine Komponente hat, die es nach links zieht, als auch eine Komponente (Schwerkraft), die es nach unten zieht.

Aber die Frage war, können wir es tun, indem wir das Pendel beobachten? Das heißt, wird es zu einer Seite "kippen"? Ich denke, es ist dasselbe wie zu fragen, wenn wir Wasser in einem Glas haben und der Zug die Rampe hinauffährt, wird der Wasserspiegel aus meiner Sicht kippen?
Nein, die Frage war: "Können wir sagen, wo wir sind (natürlich im Zug sitzen!), wenn wir nur ein Pendel auf dem Dach hängen haben, um es zu beobachten?" Ich habe das so verstanden: Das einzige, was wir beobachten müssen, ist das Pendel, wir können nichts anderes sehen. Er erwähnte nichts darüber, kein Gefühl zu haben (tatsächlich erwähnte er ausdrücklich, dass wir im Zug sind)
Warum sollte er das Pendel erwähnen, wenn er nichts davon wissen wollte? Das zu ignorieren ist funktional dasselbe wie "können wir kommentieren, wo wir sind ... wenn ich auch zu Mittag esse?" Die Tatsache, dass Sie zu Mittag essen, hat nichts damit zu tun – aber ein Pendel könnte es tun. Wäre das nicht der Grund, warum es in der Frage erwähnt wird? Ich bestreite Ihre Antwort nicht. Du hast recht. Aber ist es nicht interessant, sich zu fragen, ob das Pendel auf eine Seite kippen würde, wenn der Zug auf die Rampe fährt?
Ich vernachlässige das Pendel nicht. Ich sage nur, dass das Pendel nach dem Äquivalenzprinzip, das zhermes erwähnt hat, uns keine Informationen geben wird, weil es in Bezug auf den Zug unter demselben Winkel hängen wird. Ich fahre jedoch mit meiner Antwort fort, indem ich erkläre, dass nicht alle Kräfte gleich sind (die Normalkraft ist es nicht), sodass Sie Informationen darüber erhalten können, wo Sie sich befinden.
Wo sind wir : Auf der Ebene oder auf einer Rampe - in einem Zug?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v