Verzeihen Sie mir, wenn meine Frage dumm erscheint, aber ich bin ziemlich verblüfft. Angenommen, Sie haben einen Satelliten, der eine in den Boden gepflanzte horizontale Schaukel umkreist, und wir möchten die Geschwindigkeit ermitteln, mit der sich der Satellit bewegen muss, um erfolgreich eine vollständig kreisförmige Bahn um die Schaukel zu nehmen (kein Ausfall, gefolgt von parabolischem Fall).
In der Tat, wenn wir für lösen , Wo gleichgesetzt werden kann , können wir auch nach der Geschwindigkeit auflösen; alles schön und gut, und die Art dieser Methode ergibt einen intuitiven Sinn, aber es gibt ein Problem (zumindest für mich): Die Kraft, die der Satellit erfährt, ist eine nach innen gerichtete Kraft in Richtung des Zentrums und daher die in der oben genannten Gleichung beschriebene Kraft ist die Zentripetalkraft.
Dies widerspricht jedoch der Methode zur Lösung der Frage, da am oberen Ende des Pfades sowohl die Zentripetalkraft als auch die Gravitationskraft nach unten zeigen. Sollte der Satellit also nicht eigentlich "doppelt" gezwungen werden, auf den Boden zu beschleunigen? Aber klar, wenn wir für für mit , nehmen wir an, dass sie sich gegenseitig aufheben - sie zeigen also in entgegengesetzte Richtungen. Die Idee, dass der Stempel auch die Intuition „erklärt“, dass sich der Satellit am oberen Ende der Kreisbahn während seiner gesamten Umdrehung am „schwerelosesten“ anfühlen wird.
Zusätzlich zu einem anderen Referenzrahmen / nicht zentrifugalen ist es sinnvoll, dass oben die meiste Kraft auf den Satelliten wirkt, um seinen Weg nach unten zu drehen, da der Satellit nach diesem Moment seine Abwärtsbeschleunigung sieht. Ich bin im Wesentlichen verwirrt darüber, wie man in diesem ausgearbeiteten Beispiel mit zentripetalen / zentrifugalen "fiktiven" Kräften umgeht.
Ich glaube, Ihre Verwirrung beruht auf einem Missverständnis der Bezeichnung einer Kraft als "zentripetal".
Jede Berechnung der Zentripetalkraft sagt Ihnen, wie viel Kraft benötigt wird , um eine kreisförmige Bewegung auszuführen. Dies erzeugt nicht die Kraft. Es gibt keine Garantie dafür, dass eine Kraft der berechneten Größe und Richtung tatsächlich vorhanden ist! Sie müssen hinausgehen und sich umsehen, um zu sehen, ob die Streitmacht aus einer beliebigen Kombination bestehender Streitkräfte verfügbar ist.
Angenommen, Sie fahren a kg Auto entlang einer ebenen Straße, Eingabe eines m Radiuskreis bei m/s.. Die Zentripetalkraftgleichung besagt, dass die benötigte Zentripetalkraft ist:
Bußgeld; aber deine Reifen sind kahl, die Straße ist glatt und jemand hat literweise Motoröl auf den Boden gekippt. Die benötigte Zentripetalkraft ist noch vorhanden , aber du hast es nicht, und du wirst der Kurve nicht folgen. Sie gehen geradeaus und landen im äußeren Graben.
Also montieren Sie einige Raketen auf dem Auto und stoßen seitlich mit in Richtung Kreismittelpunkt. Dies ist die einzige zentrale Kraft, die vorhanden ist.
Schade; Diese Kraft reicht aus, um Ihr Auto mit dieser Geschwindigkeit um einen Kreis mit einem Radius zu fahren, der gegeben ist durch:
Also beschließt ihr, die Raketen zu behalten und zu bremsen MS. Bei dieser Geschwindigkeit ist die benötigte Zentripetalkraft: