Zentrifugalkraft intuitive Erklärung [Duplikat]

Es ist nicht schwer zu zeigen, dass alles, was sich mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Kreisbahn bewegt, eine Beschleunigung (Änderungsrate des Geschwindigkeitsvektors) zum Mittelpunkt des Kreises hin hat. Die Gegenstände in der Waschmaschinentrommel haben eine solche Beschleunigung. Aber gem$\vec{F}=m \vec{a}$sie müssen eine sogenannte Zentripetalkraft zum Kreismittelpunkt hin erfahren, um diese Beschleunigung zu haben. Die Kraft kommt von den Wänden der Waschmaschinentrommel und drückt auf diese nach innen. Gemäß Newtons drittem Bewegungsgesetz üben die Objekte eine gleiche und entgegengesetzte „nach außen gerichtete“ Kraft auf die Trommel aus. Diese "Kontakt"-Kräfte sind elektromagnetischen Ursprungs.

Wir haben uns das Geschehen als „Außenbeobachter“ in einem sogenannten Trägheitsbezugssystem angesehen , in dem sich die Trommel dreht. Ein Trägheitsbezugssystem ist eines, in dem die Newtonschen Gesetze gelten. Tatsächlich haben wir das erste und zweite Gesetz im ersten Absatz (oben) angewendet. Aber in einem Bezugsrahmen, der sich mit den Objekten in der Trommel bewegt, werden die Objekte nicht beschleunigt, und wir können uns vorstellen, dass eine sogenannte Zentrifugalkraft nach außen auf sie wirkt und die sehr reale nach innen gerichtete Kraft auf sie von der Trommel ausgleicht. Die Zentrifugalkraft wird als fiktive Kraft oder Pseudokraft bezeichnet, weil es keiner der fundamentalen Kräfte (elektromagnetisch usw.) zugeordnet werden kann und es keinen äußeren Körper gibt, der es ausübt. Die Newtonschen Gesetze gelten nicht in diesem sich beschleunigenden Bezugsrahmen.

Sie mögen einwenden, wenn Sie davon sprechen, sich eine Zentrifugalkraft vorzustellen : "Aber ich würde fühlen, wie die Zentrifugalkraft 'aussen' auf mich wirkt!" Ich denke nicht. Was Sie fühlen würden, sind Spannungen in Ihrem Körper, die durch anders als übliche Kräfte zwischen benachbarten Teilen Ihres Körpers entstehen. Diese (im Wesentlichen elektromagnetischen) Kräfte und das daraus resultierende Spannungsmuster sind identisch, unabhängig davon, aus welchem ​​Bezugsrahmen Sie die Dinge betrachten. [Und dasselbe gilt für einen einfachen Beschleunigungsmesser (wie ein Körper auf einer Feder); Dies misst die Dehnung in der Feder, daher die Spannung.]

Sind Zentrifugalkräfte also real? Sie sind insofern nicht real, als dass sie keiner der fundamentalen Kräfte zugeordnet werden können und dass man keinen äußeren Körper finden kann, der die Zentrifugalkraft auf den sich im Kreis bewegenden Körper ausübt. Wie gesagt, in einem nicht-trägen Bezugsrahmen gelten die Newtonschen Gesetze nicht. Ich würde also sagen, dass in einem solchen Rahmen das Konzept der Kraft zusammenbricht, und obwohl Teile des Konzepts gerettet werden können, ist es ziemlich bedeutungslos, darüber zu streiten, ob Zentrifugalkraft existiert oder nicht. Aber es spielt keine Rolle: Was zählt , ist, dass es ein charakteristisches Muster von Spannungen in einem Körper gibt, die sich im Kreis drehen, und das unabhängig vom Bezugsrahmen.

Wenn Sie gerade erst ein ernsthaftes Studium der Physik beginnen, ist es viel besser zu versuchen, die Erklärung zu verstehen, die ich im ersten Absatz gegeben habe (das heißt, die Physik in einem Trägheitsbezugssystem zu verstehen, in dem die Newtonschen Gesetze gelten), als sich mit Nichts zu beschäftigen - Trägheitsrahmen.