Сила центробежная: что это такое и как она действует? Центростремительная и центробежная сила


Центростремительная и центробежная силы - это... Что такое Центростремительная и центробежная силы?

Центростремительная и центробежная силы

Центростремительная и центробежная силы

В буквальном смысле эти силы выглядят как определённым способом ориентированные по отношению к центру — некой точке, равноудалённой от всех точек траектории движущегося тела.

В двумерном пространстве (на плоскости) такой траекторией является окружность, а в трехмерном — тоже окружность, образованная пересечением сферической поверхности плоскостью, в общем случае не проходящей через её центр. Все остальные траектории любого вида центром в этом смысле не обладают, и потому применительно к движущемуся по не круговым траекториям телу использование представления о центростремительной и центробежной силах не оправдано и ведёт к многочисленным недомолвкам и недоразумениям. Центростремительная и центробежная силы

Центростремительная сила — сила, действующая со стороны неких связей, ограничивающих свободу движения тела, и вызывающая его поворот вокруг центра поворота. Природа связей может быть любой, если они обладают свойством увеличивать потенциальную энергию системы тело-связь при удлинении последней.

Реально существующей является лишь сила реакции связи. Центростремительная, равно как и центробежная сила, как самостоятельная сила, не существует и представляет собой лишь результат формального разложения реальной силы на две составляющие.

В случае установившегося движения тела (вращения) центростремительная сила совпадает с силой, представляющей собой реакцию связи , она направлена перпендикулярно к вектору его скорости, работы не совершает, кинетическая энергия движения тела не изменяется и такое движение может продолжаться неограниченно долго.

В случае неустановившегося движения по кривой (например при раскрутке пращи), траектория движения тела представляет собой спираль и центростремительная сила, по определению нормальная по касательной к траектории, направлена в сторону мгновенного центра вращения и представляет собой результат формального разложения реальной силы реакции связи на две. При этом работу совершает тангенциальная составляющая силы реакции связи, ведущая к изменению кинетической энергии тела (при разгоне) или уменьшению её (при торможении). Это периодически имеет место в Мировом пространстве при движении небесных дел по кеплеровским эллиптическим орбитам вокруг общего центра тяготения

Центробе́жная си́ла — сила, действующая со стороны испытывающего поворот тела на вызывающие этот поворот связи, равная по модулю центростремительной силе и всегда направленная в противоположную ей сторону (Третий закон Ньютона). Применяемый не к связям, а, наоборот, к поворачиваемому телу, как объекту своего воздействия, термин Центробежная сила (букв. Сила, приложенная к поворачивающемуся или вращающемуся материальному телу, заставляющего его бежать от мгновенного центра поворота), есть эвфемизм, основанный на ложном толковании первого закона (принципа Ньютона) [1] в форме :

Всякое тело сопротивляется изменению своего состояния покоя или равномерного прямолинейного движения под действием внешней силы

Или ещё[2]:

Всякое тело стремится сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока не подействует внешняя сила.

Отголоском этой традиции и является представление о некоей силе, как о материальном факторе, реализующем это сопротивление или стремление. О существовании такой силы уместно было бы говорить, если бы, например, вопреки действующим силам, движущееся тело сохраняло бы свою скорость, но это не так. [3]

Первый закон Ньютона, нередко называемый принципом и потому допускающим различия в словесной формы его выражения, сводится к утверждению, что природа вещей такова, что скорость движения материальной точки, как по величине, так и по направлению в некоторой системе отсчёта (сам Нютон связывал её с эфиром, заполняющим всё пространство)[4], остаётся постоянной, но начинает изменяться тотчас, как возникает на то причина, называемая силой.

Рассматриваемое тело с массой (точнее — инертной массой) m приобретает отличающееся от нуля ускорение a в тот же момент t = 0, когда начинает действовать на него сила F. (Второй закон Ньютона :) Однако для достижения отличающейся от нуля скорости v требуется некоторое время t в соответствие с определением импульса силы : t = mv / F .Или, иначе, скорость тела не изменяется сама по себе, без причины, но она начинает изменяться тотчас, как на него начинает действовать сила. [5]

Использование термина Центробежная сила правомочно тогда, когда точкой её приложения является не испытывающее поворот тело, а ограничивающее его движение связи. В этом смысле Центробежная сила представляет собой один из членов в формулировке Третьего закона Ньютона, антагониста Центростремительной силе, вызывающей поворот рассматриваемого тела и к нему приложенной. Обе эти силы равны по величине и противоположны по направлению, но приложены к разным телам и потому не компенсируют друг друга, а вызывают реально ощутимый эффект — изменение направление движения тела (материальной точки).

Оставаясь в инерциальной системе отсчёта, рассмотрим два небесных тела, например, компонента двойной звезды с массами одного порядка величины M1 и M2, находящихся на расстоянии R друг от друга. В принятой модели эти звёзды рассматриваются как материальные точки и R есть расстояние между их центрами масс. В роли связи между этими телами выступает сила Всемирного тяготения FG:GM1M2 / R2, где G- гравитационная постоянная. Это — единственная здесь действующая сила, она вызывает ускоренное движение тел навстречу друг другу.

Однако, в том случае, если каждое из этих тел совершает вращение вокруг общего центра масс с линейными скоростями v1 = ω1 R1 и v2 = ω2 R2, то подобная динамическая система будет неограниченное время сохранять свою конфигурацию, если угловые скорости вращения этих тел будут равны: ω1 = ω2 = ω, а расстояния от центра вращения (центра масс) будут соотноситься, как: M1 / M2 = R2 / R1, причём R2 + R1 = R, что непоcредственно следует из равенства действующих сил: F1 = M1a1 и F2 = M2a2, где ускорения равняются соответственно: a1= ω2R1 и a2 = ω2R2 [6]

Центростремительные силы, вызывающие движение тел по круговым траекториям равны (по модулю): F1 =F2 = FG . При этом первая из них является центростремительной, а вторая — центробежной и наоборот: каждая из сил в соответствие с Третьим законом является и той, и другой.

Поэтому, строго говоря, использование каждого из обсуждаемых терминов излишне, поскольку они не обозначают никаких новых сил, являясь синонимами единственной силы — силы Всемирного тяготения. То же самое справедливо и отношении действия любой из упомянутых выше связей.

Однако, по мере изменения соотношения между рассматриваемыми массами, то есть всё более значительного расхождения в движении обладающих этими массами тел, разница в результатах действия каждой из рассматриваемых тел для наблюдателя становится всё более значительной.

В ряде случаев наблюдатель отождествляет себя с одним из принимающих участие тел и потому оно становится для него неподвижным. В этом случае при столь большом нарушении симметрии в отношении к наблюдаемой картине, одна из этих сил оказывается неинтересной, поскольку практически не вызывает движения.

Переписывая Второй закон в виде F − ma = 0 и заменяя второй член слева на некую силу Fi = − ma, получаем новую запись Второго закона: F + Fi = 0.Здесь обе силы действуют на одно и то же тело, причём их сумма равна нулю, из чего следует, что данное тело в системе отсчёта, связанной с этим телом, покоится, хотя сама система вместе с ним движется ускоренно. Эта сила Fi, ничем не отличается по своему происхождению от силы F (о чём говорит знак равенства в канонической записи закона). Существует предложение называть её Ньютоновской силой инерции. Никакого отношения к центробежной силе эта сила не имеет. [5]

Литература

  • Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
  • С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.: «Наука», 1967 г.
  • Фриш С. А. и Тиморева А. В. Курс общей физики, Учебник для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов, Том I. М.: ГИТТЛ, 1957
  • «Центробежная сила» в Большой советской энциклопедии

См. также

Примечания

  1. ↑ Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
  2. ↑ Ключевым в этой формулировке является утверждение о наличии у предметов материального мира неких волевых качеств, что было в начале формирования научных представлений об окружающем мире весьма распространённым способом обобщения результатов наблюдения за явлениями природы и выяснения свойственных ей общих закономерностей . Примером такого анималистического представления о природе являлся бытовавший в натурфилософии принцип: «Природа боится пустоты», от которого пришлось отказаться после эксперимента Торричелли (Торричеллиева пустота)
  3. ↑ В связи с этим Максвелл заметил, что, с таким же успехом можно было бы сказать, что кофе сопротивляется тому, чтобы стать сладким апеллируя к тому, что оно становится сладким не само по себе, а лишь после того, что в него положен сахар.
  4. ↑ Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
  5. ↑ 1 2 С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.: «Наука», 1967 г.
  6. ↑ При этом в каждый малый момент времени каждое из тел будет приближаться к центру на такое расстояние, какое равно разности расстояний между его траекторией и касательной в точке наблюдения. Иными словами, тела падают друг на друга, но всегда промахиваются.

dic.academic.ru

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ и ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА - это... Что такое ЦЕНТРОБЕЖНАЯ и ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА?

 ЦЕНТРОБЕЖНАЯ и ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА ЦЕНТРОБЕЖНАЯ и ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА

(Centrifugal and centripetal force) — сила, препятствующая материальной точке, движущейся по окружности, удалиться от центра этой окружности, наз. центростремительной силой. Она направлена по радиусу от окружности к центру. По третьему закону Ньютона имеется равная ей и противоположно направленная сила противодействия (сила, с которой движущаяся точна стремится удалиться от центра). Эта сила называется центробежной.

Самойлов К. И. Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

.

  • ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПОСТ НА ПОДВОДНОЙ ЛОДКЕ
  • ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

Смотреть что такое "ЦЕНТРОБЕЖНАЯ и ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА" в других словарях:

  • ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА — см. Центробежная и центростремительная сила. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА — см. Центробежная сила …   Большой Энциклопедический словарь

  • центростремительная сила — см. Центробежная сила. * * * ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА, см. Центробежная сила (см. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА) …   Энциклопедический словарь

  • Центростремительная сила — Эту страницу предлагается объединить с Центростремительное ускорение. Пояс …   Википедия

  • Центростремительная сила — сила, сообщающая материальной точке нормальное (центростремительное) ускорение. Ц.с. Fцс = mv2/R, где m масса материальной точки (тела), v – ее скорость, R – радиус кривизны траектории, и направлена к центру кривизны траектории против ее главной… …   Астрономический словарь

  • ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНАЯ СИЛА — см. Центробежная сила …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Центростремительная и центробежная силы — Классическая механика Второй закон Ньютона История… Фундаментальные понятия …   Википедия

  • СИЛА — векторная величина мера механического воздействия на тело со стороны др. тел, а также интенсивности др. физ. процессов и полей. Силы бывают различными: (1) С. Ампёра сила, с которой (см.) действует на проводник с током; направление вектора силы… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА — сила, с которой движущаяся материальная точка действует на тела (связи), стесняющие свободу ее движения и вынуждающие ее двигаться криволинейно. Центробежная сила численно равна , где m масса тела, v его скорость, ? радиус кривизны траектории, и… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА — сила, с к рой движущаяся материальная точка действует на тело (связь), стесняющее свободу движения точки и вынуждающее её двигаться криволинейно. Численно Ц. с. равна mv2/r, где m масса точки, v её скорость, r радиус кривизны траектории, и… …   Физическая энциклопедия

dic.academic.ru

что это такое и как она действует?

Как известно, любому физическому телу свойственно сохранять свое состояние покоя либо равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока на него не будет произведено какое-либо воздействие извне. Сила центробежная – это не что иное, как проявление этого универсального закона инерции. В нашей жизни она обнаруживается так часто, что мы ее практически не замечаем и реагируем на нее на уровне подсознания.сила центробежная

Понятие

Сила центробежная – это своеобразное воздействие, которое оказывает физическая точка на силы, сковывающие свободу ее перемещения и заставляющие двигаться криволинейно относительно связующего ее тела. Поскольку вектор перемещения такого тела постоянно изменяется, то даже в том случае, когда его абсолютная скорость остается неизменной, величина ускорения не будет равна нулю. Поэтому вследствие второго закона Ньютона, который устанавливает зависимость силы от массы и ускорения тела, и возникает сила центробежная. Теперь вспомним о третьем правиле знаменитого английского физика. Согласно ему в природе силы существуют парами, а значит, сила центробежная должна чем-то уравновешиваться. В самом деле, должно же быть что-то, что удерживает тело на его криволинейной траектории! Так и есть, в паре с центробежной на крутящийся объект также действует сила центростремительная. Отличие между ними в том, что первая приложена к телу, а вторая – к его связи с точкой, вокруг которой происходит вращение.действие центробежной силы

Где проявляется действие центробежной силы

Стоит раскрутить рукой небольшой груз, который привязан к бечевке, как сразу начинает ощущаться натяжение бечевки. Если бы не существовало силы упругости, влияние центробежной силы привело бы к разрыву веревки. Каждый раз, когда мы движемся по круговому пути (на велосипеде, машине, трамвае и т.д.), нас прижимает в противоположную от поворота сторону. Поэтому на скоростных треках, на участках с крутыми поворотами трасса имеет специальный наклон для придания большей устойчивости соревнующимся гонщикам. Рассмотрим еще один любопытный пример. Поскольку наша планета вращается вокруг оси, то центробежная сила воздействует на любые объекты, которые находятся на ее поверхности. Вследствие этого все вещи становятся немного легче. Если взять гирю весом в 1кг и перенести ее с полюса на экватор, то ее вес уменьшится на 5 грамм. При таких мизерных величинах это обстоятельство кажется несущественным. Однако с увеличением веса такая разница возрастает. К примеру, паровоз, прибывший в Одессу из Архангельска, станет легче на 60 кг, а линейный корабль массой в 20000 тонн, проделавший путь из Белого моря в Черное, станет легче на целых 80 тонн! Почему это происходит? величина центробежной силыПотому что центробежная сила, возникающая от вращения нашей планеты, стремится разбросать с поверхности Земли все, что на ней находится. От чего зависит величина центробежной силы? Опять вспоминаем второе правило Ньютона. Первым параметром, влияющим на величину центробежной силы, конечно же, является масса вращающегося тела. А второй параметр - это ускорение, которое в криволинейном движении зависит от скорости вращения и радиуса, описываемого телом. Эта зависимость может быть отображена в виде формулы: а = v2/R. Получается: F =m*v2/R. Ученые вычислили, что если бы наша Земля вращалась раз в 17 быстрее, то на экваторе была бы невесомость, а если бы полный оборот совершался всего за один час, то потерю веса ощутили бы не только на экваторе, но и во всех морях и странах, которые с ним соседствуют.

fb.ru

Центробежная сила - это... Что такое Центробежная сила?

Центробе́жная си́ла[1] — составляющая фиктивных сил инерции, которую вводят при переходе из инерциальной системы отсчёта в соответствующим образом вращающуюся неинерциальную. Это позволяет в полученной неинерциальной системе отсчёта продолжать применять законы Ньютона для расчёта ускорения тел через баланс сил.

Зачастую это бывает удобно. Например, когда вращается целиком вся лаборатория, может быть более удобным рассматривать все движения относительно нее, введя лишь дополнительно силы инерции, в том числе центробежную, действующие на все материальные точки, чем учитывать постоянное изменение положения каждой точки относительно инерциальной системы отсчета.

Часто, особенно в технической литературе, во вращающуюся с телом неинерциальную систему отсчёта переходят неявно, и говорят о проявлениях закона инерции как о центробежной силе, действующей со стороны движущегося по круговой траектории тела на вызывающие это вращение связи, и считают её по определению равной по модулю центростремительной силе и всегда направленной в противоположную ей сторону.

Однако в общем случае, когда мгновенный центр поворота тела по дуге окружности, которой аппроксимируется траектория в каждой её точке, может не совпадать с началом вектора силы, вызывающей движение, неверно называть действующую на связь силу силой центробежной. Ведь есть ещё составляющая силы связи, направленная по касательной к траектории, и эта составляющая будет изменять скорость движения тела по ней. Поэтому некоторые физики вообще избегают использовать термин «центробежная сила», как ненужный.[2]

Формулы

Обычно понятие центробежной силы используется в рамках классической (Ньютоновской) механики, которой касается основная часть данной статьи (хотя обобщение этого понятия и может быть в некоторых случаях достаточно легко получено для релятивистской механики).

По определению, центробежной силой называется сила инерции (то есть в общем случае — часть полной силы инерции) в неинерциальной системе отсчета, не зависящая от скорости движения материальной точки в этой системе отсчета, а также не зависящая от ускорений (линейных или угловых) самой этой системы отсчета относительно инерциальной системы отсчета.

Для материальной точки центробежная сила выражается формулой:

где:

 — центробежная сила приложенная к телу,  — масса тела,  — угловая скорость вращения неинерциальной системы отсчёта относительно инерциальной (направление вектора угловой скорости определяется по правилу буравчика),  — радиус-вектор тела во вращающейся системе координат.

Эквивалентное выражение для центробежной силы можно записать как

если использовать обозначение для вектора, перпендикулярного оси вращения и проведенного от неё к данной материальной точке.

Центробежная сила для тел конечных размеров может быть рассчитана (как это обычно делается и для любых других сил) суммированием центробежных сил, действующих на материальные точки, являющиеся элементами, на которые мы мысленно разбиваем конечное тело.

Вывод

Пусть тело совершает сложное движение: движется относительно неинерциальной системы отсчёта со скоростью а сама система движется поступательно с линейной скоростью в инерциальной системе координат и одновременно вращается с угловой скоростью

Тогда линейная скорость тела в инерциальной системе координат равна:

где  — радиус-вектор центра масс тела относительно неинерциальной системы отсчета. Продифференцируем данное уравнение:

Найдём значение каждого слагаемого в инерциальной системе координат:

где  — линейное ускорение относительно системы,  — угловое ускорение.

Таким образом, получаем:

Последнее слагаемое и будет центростремительным ускорением.

Раскрыв двойное векторное произведение и положив перпендикулярным оси вращения, получим:

Элементарное рассмотрение и мотивировка

Вращение с точки зрения инерциальной системы отсчета

Рассмотрим спицу, вращающуюся вокруг перпендикулярной к ней вертикальной оси с угловой скоростью ω. Вместе со спицей вращается надетый на неё шарик, соединённый с осью пружиной.

Согласно второму закону Ньютона шарик займёт положение равновесия на таком расстоянии R от центра диска, на котором сила натяжения пружины Fpr оказывается равной произведению массы шарика m на его ускорение[3]:

.[4]

Связанная со спицей система отсчёта вращается по отношению к инерциальной системе. Относительно системы отсчёта, связанной со спицей, шарик покоится, хотя на него действует сила упругости пружины. Это не противоречит второму закону Ньютона, так как вращающаяся система отсчёта не является инерциальной и соотношение в ней не выполняется.

Вращение с точки зрения неинерциальной системы отсчёта. Сила инерции

Для практических целей, однако, удобнее считать, что второй закон Ньютона выполняется и с точки зрения вращающейся системы отсчёта, введя для этого формально силу инерции [4], действующую на шарик вдоль радиуса от центра диска наряду с реальной силой Fpr.

Силу инерции Fcf, вводимую во вращающейся системе отсчёта, называют центробежной силой. Эта сила действует на тело во вращающейся системе отсчёта, независимо от того, покоится тело в этой системе или движется относительно неё со скоростью v’.

Следует иметь в виду, что для правильного описания движения тел во вращающихся системах отсчёта, кроме центробежной силы следует также вводить силу Кориолиса.

В литературе встречается и совсем другое понимание термина «центробежная сила». Так иногда называют реальную силу, приложенную не к совершающему вращательное движение телу, а действующую со стороны тела на ограничивающие его движение связи. В рассмотренном выше примере так называли бы силу, действующую со стороны шарика на пружину. (См., например, ниже ссылку на БСЭ.)

Центробежная сила как реальная сила

Центростремительная и центробежная силы при движении тел по круговым траекториям с общей осью вращения

Применяемый не к связям, а, наоборот, к поворачиваемому телу, как объекту своего воздействия, термин «центробежная сила» (букв. cила, приложенная к поворачивающемуся или вращающемуся материальному телу, заставляющего его бежать от мгновенного центра поворота), есть эвфемизм, основанный на ложном толковании первого закона (принципа Ньютона)[5] в форме:

Всякое тело сопротивляется изменению своего состояния покоя или равномерного прямолинейного движения под действием внешней силы

Или ещё[6]:

Всякое тело стремится сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока не подействует внешняя сила.

Отголоском этой традиции и является представление о некоей силе, как о материальном факторе, реализующем это сопротивление или стремление. О существовании такой силы уместно было бы говорить, если бы, например, вопреки действующим силам, движущееся тело сохраняло бы свою скорость, но это не так[7].

Первый закон Ньютона, нередко называемый принципом и потому допускающим различия в словесной форме его выражения, сводится к утверждению, что природа вещей такова, что скорость движения материальной точки, как по величине, так и по направлению в некоторой системе отсчёта (сам Ньютон связывал её с эфиром, заполняющим всё пространство)[5], остаётся постоянной, но начинает изменяться тотчас, как возникает на то причина, называемая силой.

Рассматриваемое тело с массой (точнее — инертной массой) приобретает отличающееся от нуля ускорение в тот же момент , когда начинает действовать на него сила (Второй закон Ньютона:). Однако для достижения отличающейся от нуля скорости требуется некоторое время в соответствии с определением импульса силы: . Или, иначе, скорость тела не изменяется сама по себе, без причины, но она начинает изменяться тотчас, как на него начинает действовать сила[8].

Использование термина «центробежная сила» правомочно тогда, когда точкой её приложения является не испытывающее поворот тело, а ограничивающее его движение связи. В этом смысле центробежная сила представляет собой один из членов в формулировке третьего закона Ньютона, антагониста центростремительной силе, вызывающей поворот рассматриваемого тела и к нему приложенной. Обе эти силы равны по величине и противоположны по направлению, но приложены к разным телам и потому не компенсируют друг друга, а вызывают реально ощутимый эффект — изменение направление движения тела (материальной точки).

Оставаясь в инерциальной системе отсчёта, рассмотрим два небесных тела, например, компонента двойной звезды с массами одного порядка величины и , находящихся на расстоянии друг от друга. В принятой модели эти звёзды рассматриваются как материальные точки и есть расстояние между их центрами масс. В роли связи между этими телами выступает сила Всемирного тяготения , где - гравитационная постоянная. Это — единственная здесь действующая сила, она вызывает ускоренное движение тел навстречу друг другу.

Однако, в том случае, если каждое из этих тел совершает вращение вокруг общего центра масс с линейными скоростями = и = , то подобная динамическая система будет неограниченное время сохранять свою конфигурацию, если угловые скорости вращения этих тел будут равны: = = , а расстояния от центра вращения (центра масс) будут соотноситься, как: = , причём , что непосредственно следует из равенства действующих сил: и , где ускорения равняются соответственно: = и [9].

Центростремительные силы, вызывающие движение тел по круговым траекториям равны (по модулю): =. При этом первая из них является центростремительной, а вторая — центробежной и наоборот: каждая из сил в соответствии с Третьим законом является и той, и другой.

Поэтому, строго говоря, использование каждого из обсуждаемых терминов излишне, поскольку они не обозначают никаких новых сил, являясь синонимами единственной силы — силы тяготения. То же самое справедливо и в отношении действия любой из упомянутых выше связей.

Однако, по мере изменения соотношения между рассматриваемыми массами, то есть всё более значительного расхождения в движении обладающих этими массами тел, разница в результатах действия каждой из рассматриваемых тел для наблюдателя становится всё более значительной.

В ряде случаев наблюдатель отождествляет себя с одним из принимающих участие тел, и потому оно становится для него неподвижным. В этом случае при столь большом нарушении симметрии в отношении к наблюдаемой картине, одна из этих сил оказывается неинтересной, поскольку практически не вызывает движения.

См. также

Примечания

  1. ↑ Вне контекста физики/механики/математики, например, в философии, публицистике или художественной литературе, а также иногда и в разговорной речи, слова центробежная сила могут нередко употребляться просто как обозначение некоего влияния, направленного прочь от некоторого «центра»; в таком употреблении это может быть никак не связано не только с каким-либо вращением, но и с понятием силы, как оно употребляется в физике.
  2. ↑ С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.,1967 г. Издательство «Наука».Главная редакция физико-математической литературы.
  3. ↑ Воспользуемся формулой центростремительного ускорения.
  4. ↑ 1 2 Физическая энциклопедия, т.4 — М.:Большая Российская Энциклопедия стр.494 и стр.495
  5. ↑ 1 2 Ньютон И. Математические начала натуральной философии. Пер. и прим. А. Н. Крылова. М.: Наука, 1989
  6. ↑ Ключевым в этой формулировке является утверждение о наличии у предметов материального мира неких волевых качеств, что было в начале формирования научных представлений об окружающем мире весьма распространённым способом обобщения результатов наблюдения за явлениями природы и выяснения свойственных ей общих закономерностей . Примером такого анималистического представления о природе являлся бытовавший в натурфилософии принцип: «Природа боится пустоты», от которого пришлось отказаться после эксперимента Торричелли (Торричеллиева пустота)
  7. ↑ В связи с этим Максвелл заметил, что, с таким же успехом можно было бы сказать, что кофе сопротивляется тому, чтобы стать сладким апеллируя к тому, что оно становится сладким не само по себе, а лишь после того, что в него положен сахар.
  8. ↑ С. Э. Хайкин. Силы инерции и невесомость. М.: «Наука», 1967 г.
  9. ↑ При этом в каждый малый момент времени каждое из тел будет приближаться к центру на такое расстояние, какое равно разности расстояний между его траекторией и касательной в точке наблюдения. Иными словами, тела падают друг на друга, но всегда промахиваются.

Ссылки

dic.academic.ru

Действие центробежной силы

Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.

Центробежная сила

Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.

Центростремительная сила

Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.

Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.

Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть — рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.

Древнее оружие человека — праща

Пожалуй, самое древнее оружие человека — праща. Камнем из этой пращи, по библейскому преданию, пастух Давид убил великана Голиафа. А действует праща точно так же, как и веревка с камнем. Только в ней предварительно раскрученный камень просто отпускается в нужное время.Праща

На стадионах вы часто видите спортсменов — метателей диска или молота. И здесь знакомая картина. Спортсмен кружится все быстрее и быстрее, держа в руках диск, и наконец выпускает его из рук. Диск при этом летит на шестьдесят — семьдесят метров. Ясно, что при очень больших скоростях во вращающихся телах развиваются и очень большие силы. Эти силы увеличиваются по мере удаления от оси вращения.

Центрирование ротора

Если вращающееся тело хорошо центрировано — ось вращения точно совпадает с осью симметрии тела, — это еще не так страшно. Возникающие силы будут уравновешены. Но в результате плохой центровки могут быть самые неприятные последствия. В этом случае на вал вращающейся машины все время будет действовать неуравновешенная сила, способная при больших скоростях даже сломать этот вал.Действие центробежной силы

Скорость вращения роторов паровых турбин достигает тридцати тысяч оборотов в минуту. Во время пробных испытаний на заводе работающую турбину выслушивают примерно так же, как врач выслушивает сердце больного человека. Если ротор турбины плохо центрирован, это сразу станет заметно — к ровному пению быстро вращающегося ротора присоединятся тревожные стуки и шумы, предвещающие неминуемую аварию. Турбину останавливают, ротор исследуют и добиваются того, чтобы вращение его стало совершенно плавным.

Уравновешивание центробежных сил

Уравновешивание центробежных сил составляет предмет постоянных забот инженеров и конструкторов. Эти силы — самые опасные враги машин, они обычно действуют разрушительно. Замечательный советский ученый-кораблестроитель — академик Алексей Николаевич Крылов, читая лекции студентам, приводил пример такого разрушительного действия.

В 1890 году один пароход, имевший на борту свыше тысячи пассажиров, направлялся из Англии в Америку. На этом пароходе были установлены две машины по девяти тысяч лошадиных сил каждая. Инженеры, строившие эти машины, по-видимому, были недостаточно опытны или недостаточно сведущи и пренебрегли третьим законом Ньютона.

В открытом море, когда двигатель работал на полную мощность, одна машина буквально разлетелась на куски, разорванная возникающими при вращении силами. Осколки повредили другую машину и пробили днище. Машинное отделение залило водой. Океанский пароход превратился в поплавок, беспомощно покачивавшийся на волнах. Его взял на буксир другой пароход, который доставил жертву центробежных сил в ближайший порт.

libtime.ru

Центростремительная сила - это... Что такое Центростремительная сила?

Центростремительная сила F поворачивает тело массой m, движущееся со скоростью V вокруг точки O по круговой траектории радиуса r

Центростреми́тельная си́ла — это название той составляющей действующих на тело сил, которая заставляет тело поворачивать (то есть двигаться по траектории, радиус кривизны которой в точке, где находится тело, не может быть принят равным бесконечности).

Это составляющая, направленная перпендикулярно мгновенному вектору скорости тела.

Для образования траектории с радиусом кривизны в данной точке , центростремительная сила , где  — центростремительное ускорение в данной точке,  — масса тела,  — его скорость в данной точке, а  — его угловая скорость в данной точке.

Физический смысл

Если обратить внимание на поворот траектории тела, можно выделить ускорение , перпендикулярное скорости. Именно это ускорение изменяет направление движения тела, поворачивая траекторию, и для образования кривизны радиуса на скорости это ускорение должно быть равно , или, что то же самое, , где  — угловая скорость тела в данной точке относительно мгновенного центра поворота (связь между первой формулой и второй очевидна, учитывая что ). Эта составляющая ускорения называется центростремительным ускорением. Согласно второму закону Ньютона, наблюдаемое ускорение тела соответствует сумме действующих на него сил. Это верно в инерциальных системах отсчёта, а согласно принципу Д’Аламбера это, при введении соответствующих сил инерции, верно и в неинерциальных. Составляющая действующих на тело сил, соответствующая центростремительному ускорению, называется центростремительной силой ().

Центростремительная сила не является самостоятельной силой и представляет собой лишь результат формального разложения суммы всех действующих на тело сил на две составляющие — вдоль и поперёк касательной к траектории движения. В случае установившегося (то есть при постоянной угловой скорости) движения тела по круговой траектории за счёт единственной силы, действующий в направлении центра вращения (например, силы натяжения нити, связывающей тело с центром, или при движении по круговой орбите в поле силы гравитации), вся эта сила является центростремительной. Она направлена перпендикулярно к вектору скорости, работы за полный круг не совершает, кинетическая энергия тела не изменяется. Такое движение может продолжаться неограниченно долго.

В общем случае, при движении по любой траектории, отличающейся от круговой, центр поворота не лежит на направлении суммы действующих на тело сил. Так, например, при движении Земли вокруг Солнца по своей эллиптической орбите, действующая на Землю сила взаимного тяготения Земли и Солнца полностью становится центростремительной лишь в афелии и перигелии. При этом тангенциальная составляющая силы реакции связи, совершает работу, ведущую к увеличению кинетической энергии тела (при разгоне) или уменьшению её (при торможении). Это периодически имеет место во Вселенной при движении небесных тел по кеплеровским эллиптическим орбитам вокруг общего центра тяготения, поскольку работа сил связи за полный оборот равна нулю. Так же, за счёт систематического опережения мгновенного центра вращения смещением точки приложения силы, раскручивают, например, пращу.

Так же как скорости, ускорения и траектории тел зависят от выбранной системы отсчёта, от выбора системы отсчёта зависит и то, какую часть суммы сил понадобится считать центростремительной. В частности, переходя в систему отсчёта, связанную непосредственно с движущимся телом, мы естественным образом сводим траекторию в неподвижную точку в центре системы отсчёта, и, соответственно, не можем в контексте этой системы отсчёта говорить ни о центростремительном ускорении данного тела, ни о соответствующей силе. И наоборот, перейдя в систему отсчёта, вращающуюся относительно тел, мы в ней получаем криволинейные траектории этих тел, соответствующие центростремительные ускорения и, соответственно, центростремительные силы.

С понятием «центростремительная сила» и переходом из инерциальной системы отсчёта во вращающуюся неинерциальную, тесно связано понятие «центробежная сила».

В связи со сложностью понимания переходов из одной системы отсчёта в другую, особенно если они движутся относительно друг друга с динамически меняющимся ускорением, понятия центростремительной и центробежной сил вызывают многочисленные споры и недоразумения.

Литература

  1. Фриш С. А. и Тиморева А. В. Курс общей физики, Учебник для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов, Том I. М.: ГИТТЛ, 1957

dic.academic.ru

Квантовое мировоззрение Шаг №17 Центробежные и центростремительные силы.

Квантовое мировоззрение[править]

Шаг №17 Центробежные и центростремительные силы.[править]

Центробежные и центростремительные силы встречаются в нашей обыденной жизни повсеместно и почти ежедневно.

При резком повороте автомобиля центробежная сила прижимает нас к стенке автомобиля. При выходе автомобиля из поворота, стенка автомобиля, выполняющая роль центростремительной силы, возвращают нас в прежнее положение. Попавший в нас камешек из-под колеса грузовика напоминает нам, что есть некоторая сила, которая привела этот камешек в движение. Обычно это мы относим на счет центробежных сил. При вращении ведерка с водой на веревочке в вертикальной плоскости мы видим, что вода не выливается из ведра даже тогда, когда оно находится вверх дном. Ведь что-то ее держит в ведерке, несмотря на то, что на ее действует сила гравитации. Мы полагаем, что это центробежная сила. Знаем, что Луну притягивает гравитация Земли, но Луна все никак не приближается к Земле и никак не упадет на нее. По-видимому, в этом повинна центробежная сила. Расплавленные кусочки металла отрываются от заточного вращающегося камня в виде красивой струи под действием тех же сил. Как видим явлений, в которых наблюдается действие центробежных сил великое множество.

Точно также мы наблюдаем множество центростремительных сил. Веревочка, которая удерживает ведерко с водой при вращении, внешнее кольцо шарикоподшипника удерживает от разлета шарики или ролики, удержание планет и звезд на орбитах – все это примеры действия центростремительных сил.

Считается что центробежная и центростремительная силы антиподы, если одна сила пытается двигать тело в одном направлении, то другая будет обязательно действовать в противоположном направлении, стремясь компенсировать действия первой. Но на данном этапе понимания этих сил мы видим между ними огромную разницу.

Дело в том, что при наблюдении центростремительной силы мы всегда можем указать физический носитель данной силы. Например, если видим какое-нибудь тело, лежащее на вращающемся круге, и оно никуда не движется, то говорим, что силы трения компенсируют центробежную силу. Силы трения и представляют центростремительную силу. Как только скорость вращения увеличится центробежная сила, по нашим представлениям, превысит силу трения, то есть центростремительную силу, и тело соскользнет с вращающегося круга. В данном случае сцепление между атомами круга и тела и является физическим носителем данной силы. Между вращающимся ведерком и рукой центростремительную силу представляет цепочка атомов в виде веревки. Физическим представителем, представляющим центростремительную силу для шарика в шарикоподшипнике, является внешнее кольцо. Гравитация удерживает на орбитах планеты. Магнитное поле в электродвигателях или ускорителях закручивает траектории электронов или других частиц.

А что является носителем центробежной силы, если таковой существует? В БСЭ даются такие определения этой силы.

  • “Центробежная сила, сила, с которой движущаяся материальная точка действует на тело (связь), стесняющее свободу движения точки и вынуждающее её двигаться криволинейно.
  • При применении к решению задач динамики Д'Аламбера принципа термину "Ц. с." придают иногда др. смысл и называют Ц. с. составляющую силы инерции материальной точки, направленную по главной нормали к траектории. Изредка Ц. с. называют также нормальную составляющую переносной силы инерции при составлении уравнений относительного движения”.

Как видим, есть попытки связать центробежную силу с силами инерции и это абсолютно верно. Но поскольку в современной науке нет четкого понятия, что представляют силы инерции, что является физическим носителем инерции, то и формулировка центробежной силы туманна и расплывчата.

Действительно, мы силу инерции всегда представляем как пассивную силу. Когда на тело действует некоторая сила, то тело благодаря инерции сопротивляется этой силе, никогда не превышая своих полномочий. Какая сила на тело воздействует, ровно с такой силой тело отвечает на данное воздействие. Ни больше, ни меньше. Сила инерции может сохранять импульс движения при движении тела по инерции. Конечно, видя камень, летящий из-под колеса автомобиля, можно сказать, что он летит по инерции, как пуля, выпущенная из винтовки. Пуля получила импульс движения от пороха, сжатого воздуха или чего-нибудь другого. А камень от чего получил импульс? Можно сказать, что от колеса, но это как-то туманно. Положите на плоскость без трения (лед) шарик и попытайтесь его двигать вращающейся палочкой, как стрелкой часов. Если между палочкой и шариком будет минимальное трение, то мы увидим, что шарик начнет двигаться не только в сторону, но и вдоль палочки. Повернув палочку на 3600, при определенной длине палочки, можно будет увидеть смещение шарика по палочке. С другой стороны мы видим, что сила воздействия палочки на шарик проходит все время через его центр, и поэтому никак не может двигать шарик от центра вращения палочки. Напротив, нам кажется, что мы шарик “подгребаем” к центру вращения палочки. Так мы пытаемся подкатить к себе мячик, яблоко или какой-нибудь другой круглый предмет палкой. Но какая-то сила все время стремится отодвинуть эти предметы от нас. Как мы увидим ниже это и есть центробежная сила.

Конечно, можно построить центробежную силу в том понятии, какое мы интуитивно вкладываем в это явление – “силу двигающую тело от центра”. Например, такая модель показана на рисунке 1. .

Рассмотрим колесо, в котором вместо спицы расположена конструкция из двух пружин А и Б с телом С, прикрепленном между пружинами. Пружина Б закреплена в центре колеса, а пружина А шарнирно прикреплена к ободу. Пружины изначально напряжены на сжатие, то есть растянуты. Точкой равновесия напряжений пружин является точка 1, в которой покоится наше тело, пока колесо не вращается. Если отсоединим тело от пружины А, то тело начнет двигаться под действием пружины Б к центру колеса. Данная сила выступает в роли центростремительной силы. Если тело отсоединим от пружины Б, то тело под действием пружины А будет двигаться от центра колеса, причем строго от центра колеса. Такая сила нам представляется как центробежная сила.

Закрутим колесо с некоторой скоростью. Когда скорость установится, тело выйдет из точки 1 и остановится, например, в точке 2 и будет двигаться по траектории с. Если оборвать связь тела с пружиной Б, то опыт покажет, что тело будет двигаться по вектору 2i. При увеличении скорости вращения напряжение в пружине А будет становиться все меньше и меньше. Составляющая скорости тела от напряжения пружины А (направление 2к) будет становиться все меньше и вектор 2i будет все больше прижиматься к вектору 2j. И когда напряжение в пружине А станет равным нулю, данные векторы будут совпадать.

Когда пружина А тянула тело к ободу нам было понятно, что в растянутой пружине как-то напряглись ковалентные связи между атомами металла и затем при сжатии пружина тянула тело к краю колеса. Но какие физические процессы создали некоторый добавок силы к силе пружины, что совместно они передвинули тело из точки 1 в точку 2 при вращении колеса? В пределах молекулярной или атомарной точек зрения на этот вопрос ответа нет. А с точки зрения квантовой физики этот вопрос решаем.

Рассмотрим тело в виде электрона на нити в отсутствии всяких сил, в том числе и гравитации (Рис. 2 а)). .

Такое состояние тел может сохраняться, как угодно долго. Потянем силой Fн за нить к центру О, если тело представлено одним электроном, то оно излучит фотон, соответствующей энергии, чем создаст инерционную силу в виде силы инерции Fи. Если бы не было силы инерции, то тело приобрело бы скорость mvн= Fнt. Но сила инерции погасит часть скорости на величину mvи= Fиt. Со скоростью v = vн – vи тело будет двигаться к центру, где vн – скорость от силы натяжения нити, vи – скорость от силы инерции.

Такое деление сил является достопримечательным процессом. Спрашивается – а в какой пропорции делится возбуждающая сила между кинетической энергией электрона и излучаемого им фотона? По существу это деление энергии приложенной силы на кинетическую и потенциальную энергии электрона. Формула Ft=mv не особо-то любима учеными людьми, они обычно пользуются формулой m1v1 = m2v2. Да, последняя формула показывает, как сохраняется импульс и в классической механике и в квантовой механике, но она частично маскирует физические процессы, происходящие при этом. Замаскированную часть процесса – изменение скорости тела мы наблюдаем довольно часто. Когда мы в чистой комнате берем какую-нибудь пыльную вещь, мы пытаемся ее двигать осторожно, не делая резких движений. С другой стороны, когда мы выбиваем на улице ковер или другую вещь, то мы, что есть мощи, бьем их палкой. Почему мы так делаем? В первом случае мы хотим, чтобы ни одна пылинка не изымалась из системы, чтобы не попасть в воздух, а во втором случае все наоборот – пытаемся вытрясти всю пыль из вещи. Точно такая ситуация происходит и с телом. Согласно эмиссионной теории Вальтера Ритца и положениям квантовой механики ускоряемое тело излучает фотоны, то есть кусочки энергии (массы), в результате чего его потенциальная энергия увеличивается (потенция тела заключается в возможности поглощать фотоны и превращать их в свою кинетическую энергию). Чтобы более детально разобраться в видах энергии рассмотрим рисунок 3. .

Тело А может излучать фотоны, которые способен поглощать электрон. Предположим, что тело А и ядро атома находятся в состоянии покоя, а электрон движется вокруг ядра. Находясь на каком-то промежуточном уровне электрон способен поглотить или излучить тот или иной фотон. Если тело А способно излучить фотон, который может поглотить электрон, то этот фотон будет поглощен и его внутренняя энергия будет конденсирована в массу электрона, а кинетическая энергия фотона трансформируется в кинетическую энергию электрона. Электрон и, соответственно, весь атом двинутся к телу. Если во время движения атома к телу А электрон окажется способен поглотить следующий резонансный фотон, то атом снова ускорится. Это режим гравитации. Вот это количество энергии поглощенных фотонов электроном атома и есть потенциальный запас энергии атома относительно тела А. Потенциальный запас пудовой гири на Земле значительно отличается от потенциального запаса этой же гири на Луне.

Находящиеся в одном и том же положении тело А и атом могут обладать различным количеством потенциальной энергии. В пределе, когда электрон находится в положении, когда он уже излучил все что мог и представляется в виде свернутого фотона, а это уже световая скорость электрона в атоме, то в это время он обладает самой большей потенцией, так как он может поглотить максимальное количество энергии.

В этом месте, кажется, возникает некоторое недоразумение. Если тело А и электрон движутся с одинаковой скоростью и в этом случае электрон уже обладает определенной скоростью, то и любой другой электрон, попадая на место нашего электрона, должен обладать такой же кинетической энергией и, соответственно, потенциальной. В действительности это не так. Мы знаем, что для генерации фотона определенной энергии следует приложить соответствующую силу, меньшая сила не сможет при определенных условиях заставить электрон излучить фотон, но ускорять электрон эта сила может сколь угодно много, наращивая или уменьшая его кинетическую энергию. Таким образом, электрон будет изменять свою скорость и кинетическую энергию, не меняя потенциальных возможностей. То есть одну и ту же величину mv в формуле Ft=mv мы можем получить при различных сочетаниях F и t. Но не всякая величина F способна изменить внутреннюю энергию электрона. Это несколько похоже на такой грубый пример. Кусок каменного угля обладает внутренней энергией, которая при горении выделяется в виде тепла, и в то же время кусок угля может обладать кинетической энергией, если его бросить. Скорость куску угля можно придать, толкая его с определенной силой F1 некоторое время t1. Можно получить такую же скорость, значительно увеличив силу F2 > F1, сократив время действия силы t2 < t1. Если силу увеличить до такой величины, что она будет превышать силу сцепления между атомами углерода в угле, то кусочки угля будут отлетать от основного массива, подобие излученных фотонов. Это значит, что в одном и том же месте пространства могут существовать тела с одной и той же кинетической энергией и с различной потенциальной энергией и наоборот. Это и позволяет создать большой спектр всевозможных соединений от алмаза до живой материи.

Возвратимся к рисунку 2б. Если тело будет содержать не один электрон, а два, то один и тот же импульс Fн телу придаст скорость равную v/2. Чем больше масса тела, тем меньшую скорость оно получит от одного и того же импульса (Рис. 2 б)).

Пусть тело в виде электрона движется со скоростью V по траектории b (Рис. 2 в)). В точке а оно подцепляется к нити. Если бы нити не было, то тело так бы и двигалось по траектории b, по прямой траектории. В точке а нить на тело никакого воздействия не производит. Дальше нить будет натягиваться.

С классических позиций физики представляется, что электрон вращается строго по окружности, классическая физика это допускает. Но когда входишь в квантовый мир, то видишь, что это не так. Представьте вместо веревки цепочку атомов, образованную ковалентными связями. Казалось бы, ее можно растягивать и сжимать, как резину на любые величины. Такое представление возникает из-за того, что представляется возможным прогибать или растягивать электронные орбиты атомов. К нашему удивлению так не бывает. Вода этому прямое доказательство – ее нельзя сжать. Самую малую величину, на которую можно растянуть или сжать орбиту электрона, это расстояние между двумя уровнями, энергии которых различаются на 1 квант. Это безумно малая величина и поэтому скачек удлинения или сокращения нити на эту величину мы заметить не можем. Обычно электроны переходят из одного уровня на другой, излучая и поглощая фотоны, а они содержат множество квантов, то есть фотоны. По этой причине тело движется в режиме колебаний относительно какой-то средней окружности.

В какой-то момент натяжение веревки изменит скорость электрона с величины V на v 1. Изменение скорости электрона приведет к излучению им инерционного фотона Fи, из-за центростремительного ускорения. Импульс этого фотона своими составляющими FТ погасит скорость v1 до скорости V, а центробежная сила, составляющая Fц , возвратит электрон на прежнюю орбиту (Рис. 2 г)).

Центробежная сила будет двигать тело от точки крепления нити, нить снова натянется и опять создаст центростремительный импульс. Процесс повторится вновь, и тело будет двигаться по круговой орбите, колеблясь вокруг некоторой средней окружности. Сила натяжения нити будет то усиливаться, то уменьшаться. Соответственно будет изменяться и центробежная сила. Эти величины будут зависеть от скорости V , от массы тела и длины нити. В установившемся режиме центростремительная сила в виде натяжения нити будет переливаться через инерционный фотон в центробежную силу, а центробежная сила будет переходить в натяжение нити, провоцируя генерацию фотона. Средняя величина этих сил одинакова по модулю и противоположна по знаку. Ее величина определяется формулой: F = m, где m – масса тела, v – скорость тела, r – длина нити.

Внимательный читатель сразу может найти изъян в этой модели. Электрон в каждом цикле излучает фотон и, в конце концов, должен будет испариться полностью. Это так. Один электрон так двигаться не сможет. Он может двигаться так только в составе атома. Атом погасит инерционный импульс, затормозит электрон, и электрон будет обязан поглотить соответствующий фотон, чтобы занять прежний уровень в атоме. Надо никогда не забывать, что мы живем в мире фотонов, намного более плотном, нежели мир воздуха вокруг нас.

Из сказанного можно сделать вывод, что центробежную силу представляют инерционные фотоны, которые генерируются телом при его ускорении.

Мы рассмотрели движение одного электрона на веревочке. Если на веревочке будет вращаться тело, то в нем будет множество электронов, которые будут вести себя так, как описано выше. Но остальная часть электронов может не участвовать в формировании центробежной силы. Хотя может быть так, что не участвующие электроны в этом процессе при данной орбитальной скорости, начнут действовать при другой скорости, а участвовавшие в процессе ранее электроны могут выйти из игры. Так получается потому, что в любом теле имеется множество электронов с различными абсолютными скоростями.

А что происходит, если центростремительной силой выступает не натяжение нити, а гравитация?

Почти такие же процессы происходят, если роль нити исполняет гравитация. Просто близкодействие нити и тела заменено дальнодействием тела, излучающего фотоны гравитации, на притягиваемое тело. Здесь важно только то, чтобы были резонансные пары (фотон - электрон).

Если тело, движущееся около объекта обладающего свойством гравитации, то есть объекта излучающего фотоны, будет обладать свойством поглощать эти резонансные фотоны, то такое тело получит импульс движения в направление к телу, генерирующему фотоны гравитации. Энергия фотона гравитации поделится между кинетической энергией тела и фотоном инерции. Если это единственный фотон, а движущееся тело представляет электрон, то тело изменит, в большей или меньшей мере, свою траекторию и будет двигаться по новой траектории. В случае, когда электрон после поглощения фотона и изменения свой скорости приобретет свойство поглощать следующий фотон, то цепочка таких поглощений может привести к падению электрона на тело, естественно, тело не должно обладать магнитными свойствами, как ядро атома, способными развернуть направление движения тела. Это будет обычное изменение потенциальной энергии.

Несколько другая картина наблюдается, если электрон связан, например, в атоме. В этом случае электрон, поглотивший резонансный фотон, будет двигаться по направлению к телу, излучившему фотон, но ядро, да и остальные составляющие атома будут двигаться прямо, и положительное электрическое поле ядра будет противодействовать движению электрона к телу. Данное положительное поле и будет выполнять для электрона роль центробежной силы, подобно пружине А на рис. 1. Мы видели, что роль центростремительной силы может выполнять веревочка, гравитация. Для этой роли подходят магнитные и электрические поля или наружное кольцо шарикоподшипника и т.д. Так же и центробежные силы могут иметь различные формы, хотя все они, как и всякие силы, сводятся к электромагнитным силам.

После того как электрон поглотил фотон гравитации, он двинулся к телу излучившему этот фотон, увлекая за собой весь атом. Связь между электроном и атомом напряглась, подобно пружине А. Но вскоре импульс фотона, как импульс при натяжении веревочки, закончился. Теперь внутреннее напряжение в атоме заставит электрон двинуться в обратном направлении, то есть изменить свое ускорение на противоположное, чем заставит электрон поглотить фотон энергии, равной при излучении инерционного фотона. Результатом этих процессов явиться электрон, готовый к поглощению следующего гравитационного фотона. Если это будет такой же фотон, то при соответствующей исходной скорости может получиться круговое движение. При других скоростях тело может двигаться по какой-нибудь эллиптической орбите.

www.wikiznanie.ru