Zentrifugalkraft auf ein Pendel

Warum betrachten wir beim Zeichnen des Freikörperdiagramms eines Pendels nicht die auf die Pendelbewegung wirkende Zentrifugalkraft? Es ist auch eine Art Kreisbewegung.

Die einzigen Kräfte, die auf den Bob wirken, sind die Schwerkraft und die Spannung in der Sehne. Wie kann irgendeine andere Kraft wirken?
Zentrifugalkraft. Wir müssen das berücksichtigen, wenn wir uns in einem Inertialsystem befinden, richtig?
Die Beschreibung des Pendels erfolgt in einem Trägheitssystem, es sei denn, Sie möchten sich mit einer Beschreibung quälen, die von einer Person aus gesehen wird, die auf dem Pendel reitet. Ich glaube, sie nennen das heutzutage die „Miley Cyrus F(r)ame“. ;-)
Streng genommen hat der Fragesteller recht: Es braucht Zentripetalkraft, um den Bob auf seiner Kreisbogenbahn zu halten. Aber für die Kleinwinkelnäherung ( en.wikipedia.org/wiki/… ) müssen wir sie nicht berücksichtigen. Um es mit CuriousOne zu sagen: Wir sind keine Masochisten!
@CuriousOne, das war gut. Vielleicht bekomme ich die Chance, diesen Kommentar im Klassenzimmer zu verwenden.
@DavidWhite: Ich nehme an, Sie unterrichten College- und nicht Highschool-Physik? Wir wollen nicht, dass Sie wegen eines harmlosen Witzes zwischen Erwachsenen Ihren Job verlieren. :-)
@CuriousOne, ich unterrichte Abiturienten in AP Physics C, also Physik auf College-Niveau. Dank für Ihr Interesse. Wenn ich auf Miley Cirus anspiele, behalte ich meine Kommentare mit G bewertet.
@DavidWhite: Seien Sie jedoch vorsichtig, Ihre Schüler wissen wahrscheinlich viel mehr über sie und darüber, wie das Video gedreht wurde, als Sie. Einen Ball zu fahren ist nicht einfach (ich sehe ein Stabilitätsproblem kommen!), also fragt man sich, ob sie sie ankleben mussten? Vielleicht ist das Ding eine ganze Unterrichtsstunde wert? "Abrissbirne fahren für absolute Anfänger und Physikstudenten der Stufe C". :-)
@Gery John hat die Zentripetalkraft für diesen Fall bereits identifiziert. Es ist die Spannung weniger M G cos ⁡ θ . Die Zentripetalkraft ist keine eigenständige Kraft. Es ist ein Etikett, das auf eine Kombination realer Kräfte angewendet wird.
Also, diese Zentripetalkraft ist in der Spannkraft enthalten, die von der Saite geliefert wird?

Antworten (1)

Warum betrachten wir beim Zeichnen des Freikörperdiagramms eines Pendels nicht die auf die Pendelbewegung wirkende Zentrifugalkraft? Es ist auch eine Art Kreisbewegung.

Zunächst einmal meinten Sie eher zentripetal als zentrifugal. Eine Kreisbewegung erfordert eine Zentripetalkraft, keine Zentrifugalkraft.

Auf den Pendelkörper wirken zwei Kräfte: Gravitation, die eine konstante Kraft ist, und Spannung (oder manchmal Kompression im Fall eines umgekehrten Pendels), die immer auf den zentralen Drehpunkt zu oder von ihm weg gerichtet ist, um den sich der Pendelkörper dreht. Diese Zug- oder Druckkraft ist eine Zwangskraft. Der Betrag und die Richtung sind immer genau der Betrag, der benötigt wird, um die radiale Nettokraftkomponente beizubehalten M v 2 / R , auf den zentralen Drehpunkt gerichtet.

Diese Zug-/Druckkraft muss nicht modelliert werden – es sei denn, man wird gefragt: „Wird der Pendelstab (oder die Schnur) brechen oder knicken?“ Unter der Annahme, dass die Stange/Schnur nicht bricht oder knickt, ergibt sich die einzige interessierende Bewegung aus der tangentialen Komponente der Nettokraft. Sie müssen die radiale Komponente der Nettokraft nicht modellieren, solange die Zug-/Druckkraft entlang/gegen die Pendelstange die Beschränkung erfüllen kann.

Alle zusammen jetzt: "Zwangskräfte machen keine Arbeit!"
Zentrifugalkraft auf ein Pendel
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