Как бы вы объяснили вес объекта в лифте, ускоряющегося с ускорением а? - физиков.нет
Купить гитару в Москве
0 голосов
/

Наблюдатель в лифте: -

Он не знает о своем ускорении. Он применяет второй закон Ньютона и получил N = Mg. После этого он использовал пружинный баланс и обнаружил, что ожидание объекта составляет M (g + a). Таким образом, чтобы объяснить это несоответствие в результате, он принес псевдо-силу и понял, что кадр должен ускоряться с ускорением а.

Наблюдатель на земле

Он знает, что подъем ускоряется с ускорением а. Поэтому он применил второй закон Ньютона и получил N = M (g + a). Поэтому мой вопрос заключается в том, как мы можем подтвердить, что этот результат действителен, и нам не нужна псевдо-сила, чтобы объяснить это (для наблюдателя в подъеме мы узнали через пружинный баланс, псевдо-сила должна быть включена).

PS:

  1. Было бы замечательно, если бы вы могли дать некоторую историческую справку о том, когда и как мы решили, что мы должны использовать псевдо-силу, чтобы объяснить движение относительно неинерциальной системы отсчета?
  2. Когда мы различали инерциальную и неинерциальную систему отсчета в истории физики.

Ответы [ 3 ]

1 голос
/

Может быть, это немного больше, чем вы хотели, но вы неявно вызываете принцип эквивалентности Эйнштейна , который говорит нам, что гравитационные ускорения и инерционные ускорения эквивалентны. Только потому, что этот принцип применим, мы можем добавить гравитационное и инерционное ускорение.

Гравитационные ускорения измеряются относительно свободно падающего тела. Предположим, вы находитесь в лифте, и он не ускоряется, то есть $\vec{a} = 0$, поэтому вы не ускоряетесь. Если вы уроните какой-либо другой объект, он будет ускоряться вниз с ускорением $-\vec{g}$, поэтому, если мы берем в качестве ориентира свободно падающее тело, это означает, что ваше ускорение составляет $\vec{g}$. Это означает, что на вас должна действовать сила, равная $m\vec{g}$, и, конечно, это только сила, направленная вверх (стационарный) лифтовый пол действует на подошвы ваших ног.

Теперь примените ускорение $\vec{a}$ к лифту. Принцип эквивалентности говорит нам, что мы можем просто добавить гравитационное и инерционное ускорения, поэтому по отношению к свободно падающему телу ваше ускорение теперь равно $\vec{g} + \vec{a}$. Таким образом, общая сила на вас равна $m(\vec{g} + \vec{a})$.

Это может показаться немного странным способом решения проблемы, но на самом деле он затрагивает ключевую особенность общей теории относительности, то есть то, что свободно падающий объект невесом и, следовательно, имеет ускорение, равное нулю. Поэтому имеет смысл принять свободно падающий объект в качестве контрольной точки при расчете ускорения и, следовательно, приложенной силы для объекта в лифте.

0 голосов
/

Обратите внимание, нормальная реакция пола на объект - это вес объекта

$\bullet $ $\mathbf{\text{Normal reactive force}=N\uparrow }$ (вверх)

$\bullet $ $\mathbf{\text{Gravitational force}=Mg \downarrow }$ (вниз)

$\bullet $ $\mathbf{\text{Resultant force }=Ma\uparrow}$ (вверх)

Теперь, уравновешивая все силы, действующие на объект, нужно получить $$N=Mg+Ma$$ $$N=M(g+a)$$

Здесь нам не нужна псевдо-сила, чтобы объяснить

0 голосов
/

«Вес» в этих случаях обычно принимается за нормальное усилие между полом лифта и объектом. Использование N2L на объекте $$Ma=N-Mg$$ Где up принимается положительным, а $N$ - нормальная сила. Перестановка это дает: $$N=M(a+g)$$ Это нормальная сила и, следовательно, «вес». Здесь мы не вводили псевдо-силы и работали в наземной раме.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...