Heben sich zentripetale und reaktive Zentrifugalkräfte gegenseitig auf?

NEIN, sie heben sich nicht gegenseitig auf, während die Zentripetalkraft (Zentrum suchende Kraft) im Allgemeinen von einer anderen Agentur / Kraft bereitgestellt wird, wie für die Umdrehung von Planeten durch die Gravitationskraft bereitgestellt wird, ist die Zentrifugalkraft (äußere Kraft) eine Pseudokraft , die im Bezugssystem des Drehkörpers zu spüren ist. Da die beiden Kräfte in unterschiedliche Frames gehören, heben sie sich natürlich nicht gegenseitig in Ihrem Frame auf, dh vom Frame des Zuschauers aus heben sie sich nur im Bezugssystem des Körpers auf, da sich der Körper in diesem Frame nicht bewegt.

Wenn Sie einen an einem Faden befestigten Stein / Ball drehen, scheinen Sie zu glauben, dass Sie eine nach außen gerichtete / zentrifugale Kraft spüren, aber es ist tatsächlich die Spannung des Fadens, sehen Sie am Ende, dass die Kugelspannung in Richtung der Mitte gerichtet ist Rotation und ist daher Zentripetalkraft, aber die gleiche Spannung am Rotationspunkt ist auf die Kugel gerichtet, daher spüren Sie eine nach außen gerichtete Kraft, aber es ist keine Zentrifugalkraft.

Ein Teil der Verwirrung über zentripitale, zentrifugale und reaktive Kräfte ist nur Vokabular. Es kann einfacher zu verstehen sein, wenn wir ein ähnliches Beispiel ohne Rotation betrachten.

Angenommen, Sie schweben im Weltraum in der Nähe einer Rakete. Ein Stein ist mit einem Faden an der Rakete befestigt. Wenn der Motor startet, zieht die Rakete am Faden und übt eine Kraft auf den Felsen aus. Der Felsen beschleunigt.
$T = m_{rock} * a_{rock}$

Die Reaktionskraft ist die gleiche und entgegengesetzte Kraft, die der Fels auf die Rakete ausübt. Der Stein zieht am Faden und verringert die Beschleunigung der Rakete.
$F = F_{rocket} - T$
Die Reaktionskraft hebt nichts auf. Es ist nur eine Kraft, die zu allen anderen Kräften auf der Rakete hinzukommt.

Da Sie in der Nähe der Rakete schweben, sehen Sie, wie sich die Rakete bewegt. Der Pilot, der in der Rakete sitzt, findet es bequemer, einen Standpunkt einzunehmen, wo die Rakete in Ruhe bleibt. Zum Zeitpunkt$t_0$, der Sitz ist direkt unter ihm. Zum Zeitpunkt$t_1$, der Sitz ist immer noch direkt unter ihm.

Für den Piloten, um Gesetze wie zu verwenden$F = ma$, Beschleunigung muss er damit neu definieren$a = 0$. Das heißt, er muss Kraft damit neu definieren$F = 0$.

Die Definitionsänderungen sind nicht groß. Alles ist stimmig, wenn er eine fiktive Beschleunigung hinzufügt$a_{fict}$zu allen Beschleunigungen, wo$a_{fict} = -a_{rock}$. Er fügt eine fiktive Kraft hinzu$f_{fict} = ma_{fict}$zu allen Kräften.

Er sagt "$f_{fict}$wirkt auf alles im Universum und bewirkt, dass alles rückwärts mit Beschleunigung beschleunigt$a_{fict}$. Die Gesamtbeschleunigung von rocket+rock ist$0$Wegen der zusätzlichen Kraft$F$vom Motor.

Fiktive Kräfte heben nichts auf. Sie ändern nur Ihren Standpunkt oder Bezugsrahmen.

Um zur kreisförmigen Bewegung zurückzukehren, nehmen Sie an, Sie schweben in der Nähe einer Rakete, die stationär ist, sich aber dreht. Ein Stein ist an der Rakete befestigt und dreht sich um die Rakete.

Das Raketentriebwerk sorgt für die Zentripetalkraft, die den Stein im Kreis bewegt.

Die Reaktionskraft hält die Rakete stationär.

Zentrifugalkraft ist nützlich für eine Ameise auf dem Felsen. Die Ameise findet es nützlich, einen Bezugsrahmen anzunehmen, in dem der Felsen stationär ist. Dies ist ein komplexerer Fall, weil$a_{centrifugal}$hängt von der Position ab.

Die Zentripetalkraft ist die Beschleunigungskraft, die auf das Zentrum der Umlaufbahn wirkt; die Zentrifugalkraft kann als ihr 3. Newtonsches Gesetzpaar betrachtet werden. Wenn Sie einen an einer Schnur befestigten Stein im Kreis schwingen, ist die Zentripetalkraft die Zugkraft der Schnur auf den Stein. Aber die physikalisch nicht sehr relevante Zugkraft des Steins auf die Saite ist die Zentrifugalkraft.

Damit sich ein Körper auf einer Kreisbahn mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt, muss eine gewisse Kraft zum Krümmungsmittelpunkt der Kreisbahn wirken. Das ist die Zentripetalkraft. Nach Newtons drittem Gesetz muss es eine Reaktionskraft geben, die gleich groß und entgegengesetzt gerichtet ist.

Stimmt, obwohl das Adjektiv "reaktiv" bedeutungslos ist. Es gibt keinen Unterschied zwischen Kräften, die "reaktiv" sind, und Kräften, die es nicht sind.

Dies ist die reaktive Zentrifugalkraft.

Nein. Zentrifugalkraft bezieht sich auf eine der fiktiven Kräfte, die auf Objekte wirken, wenn Sie alles in einem nicht trägen, rotierenden Rahmen beschreiben. Es ist keine wirkliche Kraft. „Fiktiv“ bedeutet Fälschung oder fiktiv. Eine Möglichkeit zu sagen, dass fiktive Kräfte nicht real sind, besteht darin, dass sie im Gegensatz zu realen Kräften nicht von einem Objekt auf ein anderes Objekt ausgeübt werden. Das bedeutet, dass Newtons drittes Gesetz für sie nicht gilt. Im Allgemeinen können die Newtonschen Gesetze nicht in einem Nichtträgheitsrahmen zur Geltung gebracht werden.

Warum heben sich diese Kräfte bei einer gleichmäßigen Kreisbewegung nicht einfach gegenseitig auf?

Bei einer Beschreibung basierend auf einem Trägheitsbezugssystem könnte die tatsächliche Zentripetalkraft die einzige Kraft sein, die auf das Objekt einwirkt. Es gibt keine fiktive Fliehkraft und nichts hebt sich auf. Wenn zum Beispiel ein Stein am Ende einer Saite wirbelt, dann ist die Normalkraft der Saite auf den Stein die einzige Kraft auf den Stein (unter Vernachlässigung der Schwerkraft). Es gibt einen Partner im dritten Hauptsatz dieser Kraft, der die Normalkraft des Steins auf die Saite ist. Wie immer bei Partnern im dritten Gesetz wirken diese beiden Kräfte auf unterschiedliche Objekte, und daher macht es keinen Sinn, über ihre Aufhebung zu sprechen – Aufhebung impliziert Addition, aber es macht keinen Sinn, über das Hinzufügen von Kräften zu sprechen, die auf wirken verschiedene Objekte.

Bei einer Beschreibung mit einem Bezugsrahmen, der sich mit dem Felsen dreht, gibt es eine fiktive Zentrifugalkraft, und diese Kraft hebt die Kraft der Saite auf den Felsen auf. Diese beiden Kräfte sind keine Partner des dritten Rechts.

Wenn ich einen an einem Seil befestigten Stein schwinge, spüre ich die Zentrifugalkraft, aber nicht die Zentripetalkraft.

Nein, die Zentrifugalkraft wäre eine fiktive Kraft, die auf den Felsen wirkt, wenn man sich für einen rotierenden Rahmen entscheidet. (In diesem Rahmen wäre die auf Sie wirkende Zentrifugalkraft Null, da Sie bei sind$r=0$.) Die Kraft, die Sie spüren, ist keine fiktive Fliehkraft. Es ist eine echte Normalkraft des Seils auf Ihrer Hand.

Der Begriff Zentripetalkraft ist nur in einem Inertialsystem relevant. Es wird jedoch immer durch irgendeine physikalische Kraft, Gravitation oder die Reibung von einem Sitz oder so etwas erzeugt. Im rotierenden System muss die fiktive Fliehkraft herangezogen werden. Die physikalische Kraft, die die Zentripetalkraft ausmacht, ist auch im rotierenden Rahmen vorhanden und wird hier durch die Zentrifugalkraft genau ausgeglichen. Also ist meine Antwort JA.

Zentripetal- und Zentrifugalkräfte heben sich nicht gegenseitig auf. Wenn wir einen an einer Schnur befestigten Stein drehen, wird die Zentripetalkraft von der Schnur aufgebracht und die Zentrifugalkraft wird aufgrund der linearen Geschwindigkeit des Steins erzeugt unterschiedliche Bezugsrahmen, sie heben einander nicht auf.

Aktions- und Reaktionspaare wirken auf zwei verschiedene Objekte, daher ist nicht klar, wie sie sich gegenseitig aufheben.

Nein, sie werden sich nicht gegenseitig aufheben, da beide auf zwei verschiedene Körper wirken.