Центростремительная и центробежная силы в ИСО и НИСО

[Solaris86]

Здравствуйте, уважаемые форумчане. Помогите разобраться с центростремительными и центробежными силами в инерциальных и неинерциальных системах отсчета.
Вот официальные определения.
Инерциальная система отсчета (ИСО) - система отсчета, в которых выполняется закон инерции.
Неинерциальная система отсчета (НИСО) - система отсчета, в которой не выполняется закон инерции.
Закон инерции гласит: тело будет находится в состоянии покоя (инерция покоя) или в состоянии прямолинейного и равномерного движения (инерция движения) в том случае, если на тело не действует никакие внешние силы или действие этих сил взаимно уравновешено.
Отсюда следует, что ИСО возможна только для покоящихся или движущихся прямолинейно и равномерно тел, а НИСО - для всех остальных. Это верно?

Далее хочу на простых примерах разобрать те вещи, которые мне непонятны, надеюсь, знающие люди прокомментируют и поправят.
Рассмотрим тело в трехмерной системе координат $0XYZ$ ($0X$ и $0Y$ - горизонтальные оси, а $0Z$ - вертикальная ось), на которое действуют следующие силы: тяги - т., трения - тр., реакции опоры - р.о. и тяжести - тяж.

1.На тело действуют 4 силы:
$F_{\text{т.}}$ направлена по оси $0X$ в положительную сторону
$F_{\text{тр.}}$ направлена по оси $0X$ в отрицательную сторону
$F_{\text{р.о.}}$ направлена по оси $0Z$ в положительную сторону
$F_{\text{тяж.}}$ направлена по оси $0Z$ в отрицательную сторону

Нам понадобятся только силы, действующие по горизонтали:
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$ - тело либо находится в состоянии покоя (инерция покоя), либо прямолинейно и равномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону со скоростью $V_x$ (инерция движения), равнодействующая сила $R_x = 0$
$F_{\text{т.}} > F_{\text{тр.}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $a_x$ под действием равнодействующая силы $R_x = m \cdot a_x$
$F_{\text{т.}} < F_{\text{тр.}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $-a_x$ под действием равнодействующая силы $-R_x = m \cdot (-a_x)$
Вопрос такой: есть ли инерция движения в случае прямолинейного и неравномерного движения? Если её нет, то куда она девается?

2.На тело действуют 6 сил:
$F_{\text{т.1}}$ направлена по оси $0X$ в положительную сторону
$F_{\text{тр.1}}$ направлена по оси $0X$ в отрицательную сторону
$F_{\text{т.2}}$ направлена по оси $0Y$ в положительную сторону
$F_{\text{тр.2}}$ направлена по оси $0Y$ в отрицательную сторону
$F_{\text{р.о.}}$ направлена по оси $0Z$ в положительную сторону
$F_{\text{тяж.}}$ направлена по оси $0Z$ в отрицательную сторону

Нам понадобятся только силы, действующие по горизонтали:
$F_{\text{т.1}} = F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} = F_{\text{тр.2}}$ - тело либо находится в состоянии покоя (инерция покоя), либо прямолинейно и равномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону со скоростью $V_x$ и по оси $0Y$ в положительную сторону со скоростью $V_y$, давая результирующее движение между осями $0X$ и $0Y$ со скоростью $V = \sqrt {V_x^2 + V_y^2}$, равнодействующая сила $R = 0$
$F_{\text{т.1}} > F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} > F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $a_x$ под действием равнодействующей силы $R_x = m \cdot a_x$ и прямолинейно и неравномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $a_y$ под действием равнодействующей силы $R_y = m \cdot a_y$, давая результирующее прямолинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$ с ускорением $a = \sqrt {a_x^2 + a_y^2}$ под действием равнодействующей силы $R = \sqrt {R_x^2 + R_y^2}$
$F_{\text{т.1}} > F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} < F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $a_x$ под действием равнодействующей силы $R_x = m \cdot a_x$ и прямолинейно и неравномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $-a_y$ под действием равнодействующей силы $-R_y = m \cdot (-a_y)$, давая результирующее прямолинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$ с ускорением $a = \sqrt {a_x^2 + (-a_y)^2}$ под действием равнодействующей силы $R = \sqrt {R_x^2 + (-R_y)^2}$
$F_{\text{т.1}} < F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} > F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $-a_x$ под равнодействующей силы $-R_x = m \cdot (-a_x)$ и прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $a_y$ под действием равнодействующей силы $R_y = m \cdot a_y$, давая результирующее прямолинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$ с ускорением $a = \sqrt {(-a_x)^2 + a_y^2}$ под действием равнодействующей силы $R = \sqrt {(-R_x)^2 + R_y^2}$
$F_{\text{т.1}} < F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} < F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $-a_x$ под равнодействующей силы $-R_x = m \cdot (-a_x)$ и прямолинейно и неравномерно движется движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $-a_y$ под действием равнодействующей силы $-R_y = m \cdot (-a_y)$, давая результирующее прямолинейное и неравномерноедвижение между осями $0X$ и $0Y$ с ускорением $a = \sqrt {(-a_x)^2 + (-a_y)^2}$ под действием равнодействующей силы $R = \sqrt {(-R_x)^2 + (-R_y)^2}$
$F_{\text{т.1}} = F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} > F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и равномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону со скоростью $V_x$ (равнодействующая сила $R_x = 0$) и прямолинейно и неравномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $a_y$ под действием равнодействующей силы $R_y = m \cdot a_y$, давая результирующее криволинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$
$F_{\text{т.1}} = F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} < F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и равномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону со скоростью $V_x$ (равнодействующая сила $R_x = 0$) и прямолинейно и неравномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону с ускорением $-a_y$ под действием равнодействующей силы $-R_y = m \cdot (-a_y)$, давая результирующее криволинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$
$F_{\text{т.1}} > F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} = F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $a_x$ под равнодействующей силы $R_x = m \cdot a_x$ и прямолинейно и равномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону со скоростью $V_y$ (равнодействующая сила $R_y = 0$), давая результирующее криволинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$
$F_{\text{т.1}} < F_{\text{тр.1}}$ и $F_{\text{т.2}} = F_{\text{тр.2}}$ - тело прямолинейно и неравномерно движется по оси $0X$ в положительную сторону с ускорением $-a_x$ под равнодействующей силы $-R_x = m \cdot (-a_x)$ и прямолинейно и равномерно движется по оси $0Y$ в положительную сторону со скоростью $V_y$ (равнодействующая сила $R_y = 0$), давая результирующее криволинейное и неравномерное движение между осями $0X$ и $0Y$
Вопрос такой: есть ли инерция движения в случае криволинейного и неравномерного движения? Если её нет, то куда она девается?

А теперь самое главное: движение по кругу с постоянной скоростью - криволинейное и равномерное, но почему-то описывается почти как криволинейное и неравномерное с одним отличием в угле между векторами?
Поясню сою мысль. Если рассмотреть уравнения движения тела, брошенного горизонтально, и уравнения движения тела по окружности, то будет поразительное сходство:
- тело движется по окружности: $V = \operatorname{const}$, $a_{\text{цс}}$, $F = m \cdot a_{\text{цс}}$, угол между векторами $\overrightarrow{V}$ и $\overrightarrow{a_{\text{цс}}}$ равен $90^{\circ}$
- тело брошено горизонтально: $V_x = \operatorname{const}$, $g$, $F_{\text{тяж.}} = m \cdot g$, угол между векторами $\overrightarrow{V_x}$ и $\overrightarrow{g}$ равен $90^{\circ}$
Но есть одно отличие: в случае кругового движения вектор $\overrightarrow{V}$ всегда направлен по касательной к кривой (окружности) и вектор $\overrightarrow{a_{\text{цс}}}$ строго к центру этой кривой (окружности), в случае движения горизонтально брошенного тела вектор $\overrightarrow{V_x}$ направлен по касательной к кривой и вектор $\overrightarrow{g}$ строго к центру этой кривой только в начальный момент времени, а в дальнейшем эти соотношения нарушаются.
Получается, что чтобы из криволинейного неравномерного движения сделать криволинейное равномерное надо постоянно поддерживать каким-то образом искусственно правильное положение вектора скорости по касательной к кривой, а вектора ускорения - к центру кривой?

Ну и собственно то, ради чего я затеял эту тему: мистичность центростремительной силы. Нигде не указано, откуда она берется, она дается как данность почему-то.

Если исходить из принципа 4 горизонтальных сил и рассмотреть, например, автомобиль с постоянной скоростью на повороте, то мы получаем:
$F_{\text{т.1}}$ направлена вперед
$F_{\text{тр.1}}$ направлена назад
$F_{\text{т.2}}$ - она же по сути $F_{\text{цс}}$ направлена к центру окружности (центростремительная сила)
$F_{\text{тр.2}}$ - она же по сути $F_{\text{цб}}$ направлена от центра окружности (центробежная сила)
$F_{\text{т.1}} = F_{\text{тр.1}}$ - движение вперед прямолинейное и равномерное со скоростью $V_1 = \operatorname{const}$, $R_1 = 0$
$F_{\text{цс}} > F_{\text{цб}}$ - движение к центру прямолинейное и неравномерное с ускорением $a_{\text{цс}}$ под действием равнодействующей силы $R_2 = F_{\text{цс}} - F_{\text{цб}} = m \cdot a_{\text{цс}}$, $V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$ - из этого следует, что центростремительная скорость $V_2$ нарастает до бесконечности.
Результирующее движение получается криволинейное и равномерное точно по окружности.
А когда действие Fцс прекращается, мгновенно прекращается действие Fцб и тело равномерно и прямолинейно продолжает двигаться вперед по касательной к окружности... Это удивительно...
Вопросы:
1. Есть ли инерция движения в случае криволинейного и равномерного движения? Если её нет, то куда она девается?
2. Почему в учебниках нагло игнорируются $F_{\text{цс}}$ и $F_{\text{цб}}$, равнодействующая $R$ между которыми и порождает то самое $a_{\text{цс}}$?
3. Откуда берется та самая $F_{\text{цс}}$, в ответ на которую возникает $F_{\text{цб}}$?
4. И при чем тут ИСО и НИСО вообще?

И хочется еще рассмотреть следующие 2 примера:

1. Тело на вращающейся горизонтальной круговой площадке.
Тело находится неподвижно относительно системы отсчета, связанной с площадкой - СО1, и подвижно относительно системы отсчета, связанной с осью, вокруг которой осуществляется вращение - СО2.
В СО1 тело обладает скоростью $V = 0$ и равнодействующей силой $R = 0$
В СО2 тело обладает скоростью $V_1 = \operatorname{const}$ и скоростью $V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$, есть равнодействующая сила $R = m \cdot a_{\text{цс}}$
Вопросы:
1. Равнодействующая сила $R$ в СО2 откуда берется?
2. В книгах эта равнодействующая $R$ в СО2 отождествляется с $F_{\text{тр.}}$, которая рисуется к центру окружности, т.е. $F_{\text{тр.}} = R = m \cdot a_{\text{цс}}$. Вот тут сразу возникает непонятка: если рассуждать логично, то любая $F_{\text{тр.}}$ (как покоя, так и движения) возникает только как противодействие движению и $F_{\text{тр.}}$, направленная к центру окружности, должна по сути свой противодействовать некой силе, которая стремиться сместить тело по направлено от центра окружности, т.е центробежной силе, однако центробежную силу в учебниках никто не указывает, т.к. её якобы нету в ИСО. Если предположить, что $F_{\text{тр.}}$ противодействует смещению тела вперед по направлению вектора скорости $V_1$, то $F_{\text{тр.}}$ должна быть направлена в обратную сторону от вектора $V_1$, но не к центру окружности. Если если предположить, что $F_{\text{тр.}}$ противодействует смещению тела к центру по направлению вектора скорости $V_2$ и равнодействующей $R$, то $F_{\text{тр.}}$ должна быть направлена в обратную сторону от вектора $V_2$ и $R$, т.е от центра окружности, но не к центру окружности. А так получается, что $F_{\text{тр.}}$ возникла сама по себе из ниоткуда...
Как разрешить это противоречие?

2. Тело на выпуклом и вогнутом мосту.
Тело на выпуклом мосту:
1. До моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} = F_{\text{тяж.}}$
$R = 0$
2. На восходящей части моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}} + F_{\text{тяж.}} \cdot \sin\alpha$
$F_{\text{р.о.}} < F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha$
$R = F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha - F_{\text{р.о.}} = m \cdot a_{\text{цс}}$
3. В верхней точке
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} < F_{\text{тяж.}}$
$R = F_{\text{тяж.}} - F_{\text{р.о.}} = m \cdot a_{\text{цс}}$
4. На нисходящей части моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}} - F_{\text{тяж.}} \cdot \sin\alpha$
$F_{\text{р.о.}} < F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha$
$R = F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha - F_{\text{р.о.}} = m \cdot a_{\text{цс}}$
5. После моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} = F_{\text{тяж.}}$
$R = 0$
Тело на вогнутом мосту:
1. До моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} = F_{\text{тяж.}}$
$R = 0$
2. На нисходящей части моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}} - F_{\text{тяж.}} \cdot \sin\alpha$
$F_{\text{р.о.}} > F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha$
$R = F_{\text{р.о.}} - F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha = m \cdot a_{\text{цс}}$
3. В нижней точке моста
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} > F_{\text{тяж.}}$
$R = F_{\text{р.о.}} - F_{\text{тяж.}} = m \cdot a_{\text{цс}}$
4. На восходящей части моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}} + F_{\text{тяж.}} \cdot \sin\alpha$
$F_{\text{р.о.}} > F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha$
$R = F_{\text{р.о.}} - F_{\text{тяж.}} \cdot \cos\alpha = m \cdot a_{\text{цс}}$
5. После моста
$V = \operatorname{const}$
$F_{\text{т.}} = F_{\text{тр.}}$
$F_{\text{р.о.}} = F_{\text{тяж.}}$
$R = 0$
Вопрос: каким образом умудряется вес тела уменьшаться на выпуклом мосту при условии, что к мосту должны "прижимать" и $m \cdot g$, и $m \cdot a_{\text{цс}}$, и увеличиваться на вогнутом мосту, когда "прижимает" $m \cdot g$ и "отжимает" $m \cdot a_{\text{цс}}$?

[photon]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно набраны формулы (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: для общего физического раздела это явно не подходит.

[DimaM]

Solaris86 в сообщении #970292 писал(а):

Вопрос: каким образом умудряется вес тела уменьшаться на выпуклом мосту при условии, что к мосту должны "прижимать" и $m \cdot g$, и $m \cdot a_{\text{цс}}$, и увеличиваться на вогнутом мосту, когда "прижимает" $m \cdot g$ и "отжимает" $m \cdot a_{\text{цс}}$?

Тут надо крепко себе уяснить, что $m \cdot a_{\text{цс}}$ - это не отдельная сила, а результат сложения приложенных к телу сил (в данном случае силы тяжести и силы реакции моста). Затем надо нарисовать стрелочки и записать второй закон Ньютона, не забывая про знаки, и все получится.
Кроме того, следует помнить, что вес - действует на опору, не на тело.

[Sergey from Sydney]

Solaris86 в сообщении #970292 писал(а):

Отсюда следует, что ИСО возможна только для покоящихся или движущихся прямолинейно и равномерно тел, а НИСО - для всех остальных. Это верно?

Систему отсчета вводите вы, для решения вашей задачи. Будет ли она инерциальной или неинерциальной - ваш выбор. Поэтому для любого тела с любым движением возможна любая система отсчета. Кстати, заметьте, что утверждение "тело движется прямолинейно и равномерно" не имеет смысла, пока не указано, в какой системе отсчета оно так движется.

Цитата:

Вопрос такой: есть ли инерция движения в случае прямолинейного и неравномерного движения?

Что значит "есть ли инерция движения в случае прямолинейного и неравномерного движения"? Выполняется ли 1-й закон Ньютона для тела, движущегося под действием некоторой силы прямолинейно, но неравномерно в некоторой ИСО? Выполняется. Вот если бы равнодействующая сил, приложенных к телу, была не равна нулю, а оно бы двигалось равномерно в ИСО, тогда бы не выполнялся.

Кстати, зачем вы различаете покой и равномерное прямолинейное движение? Покой - частный случай такого движения, со скоростью, тождественно равной нулю.

Цитата:

Ну и собственно то, ради чего я затеял эту тему: мистичность центростремительной силы. Нигде не указано, откуда она берется, она дается как данность почему-то.

В центростремительной силе нет ничего мистического. Это та самая сила, из-за действия которой тело движется (в ИСО) по окружности, т.е. криволинейно, а не прямолинейно, как двигалось бы в отсутствие силы: натяжение веревки, упругость стенки, сила трения покоя и т.д..

Цитата:

любая $F_{\text{тр.}}$ (как покоя, так и движения) возникает только как противодействие движению

Вот она и противодействует движению тела: равномерному и прямолинейному. Заставляя его вместо этого двигаться по окружности.

Цитата:

должна по сути свой противодействовать некой силе, которая стремиться сместить тело по направлено от центра окружности

Нет, не должна. Если бы сила трения противодействовала некоторой силе, то равнодействующая этих двух сил была бы равна нулю, и тело оставалось бы в покое или двигалось бы равномерно и прямолинейно в ИСО, в соответствии с 1-м законом Ньютона, а не по окружности. Когда вы безуспешно пытаетесь сдвинуть с места тяжелый шкаф, именно так и получается: ваша сила уравновешена силой трения покоя, а потому шкаф, согласно 1-му закону Ньютона, остается на месте.

[Oleg Zubelevich]

ну и зачем на это вестись? Очередной ниспровергатель Ньютона явился.

[Sergey from Sydney]

Oleg Zubelevich в сообщении #971037 писал(а):

ну и зачем на это вестись?

Забавно. Наблюдать, насколько можно заблудиться в трех соснах и в упор не видеть и не понимать ответа, на который все указывают.

[miranda55]

DimaM в сообщении #971016 писал(а):

Solaris86 в сообщении #970292 писал(а):

Вопрос: каким образом умудряется вес тела уменьшаться на выпуклом мосту при условии, что к мосту должны "прижимать" и $m \cdot g$, и $m \cdot a_{\text{цс}}$, и увеличиваться на вогнутом мосту, когда "прижимает" $m \cdot g$ и "отжимает" $m \cdot a_{\text{цс}}$?

Тут надо крепко себе уяснить, что $m \cdot a_{\text{цс}}$ - это не отдельная сила, а результат сложения приложенных к телу сил (в данном случае силы тяжести и силы реакции моста). Затем надо нарисовать стрелочки и записать второй закон Ньютона, не забывая про знаки, и все получится.
Кроме того, следует помнить, что вес - действует на опору, не на тело.

Получается, результирующая направлена строго по касательной:
https://img-fotki.yandex.ru/get/15575/2 ... 1_orig.png
https://img-fotki.yandex.ru/get/15529/2 ... e_orig.png
Т.е. лучше не применять понятия "центростремительная" или "центробежная"?
Если разложить весы вдоль всего искривленного участка дороги, то весы покажут отличный вес автомобиля от ровной поверхности. Следовательно, если мост вогнутый, его опоры нужно рассчитывать на динамические нагрузки. Как это сделать, не прибегая к понятию центробежной силы?

[Solaris86]

DimaM в сообщении #971016 писал(а):

Тут надо крепко себе уяснить, что $m \cdot a_{\text{цс}}$ - это не отдельная сила, а результат сложения приложенных к телу сил (в данном случае силы тяжести и силы реакции моста). Затем надо нарисовать стрелочки и записать второй закон Ньютона, не забывая про знаки, и все получится.

Я понял. Получается, есть всего 7 сил:
- $F_{\text{тяж.}}$
- $F_{\text{вес}}$
- $F_{\text{р.о.}}$
- $F_{\text{р.н.}}$
- $F_{\text{тяги}}$
- $F_{\text{тр.}}$
- $R$

Из этих семи сил две силы - самостоятельные и пять сил - результат взаимодействия тела с опорой или нитью. Получается:
- к телу приложены: $F_{\text{тяж.}}$, $F_{\text{тяги}}$ и $R$
- к опоре/нити приложены: $F_{\text{вес}}$
Вопросы:
1. К чему приложены $F_{\text{тр.}}$, $F_{\text{р.о.}}$ и $F_{\text{р.н.}}$ - к телу или к опоре/нити?
2. Если тело на наклонной плоскости, $F_{\text{вес}}$ направлена вертикально вниз как $F_{\text{тяж.}}$ или перпендикулярно плоскости как $F_{\text{р.о.}}$, но противоположно ей?

Sergey from Sydney в сообщении #971019 писал(а):

В центростремительной силе нет ничего мистического. Это та самая сила, из-за действия которой тело движется (в ИСО) по окружности, т.е. криволинейно, а не прямолинейно, как двигалось бы в отсутствие силы: натяжение веревки, упругость стенки, сила трения покоя и т.д..

Вот это я и не могу понять: в чём суть ИСО и НИСО? Как тело в ИСО может двигаться криволинейно и/или неравномерно? Или я неверно вообще понимаю всё...
Может, так верно: в ИСО тело движется прямолинейно и равномерно по инерции без помощи каких-либо дополнительных сил, т.е тело в ИСО обладает свойством инерции само по себе, а в НИСО для описания такого движения понадобится вводить понятие дополнительной силы, которая его и движет, т.к. в НИСО тело не обладает свойством инерции и вводится $F_{\text{инерции}}$. Так верно?

Sergey from Sydney в сообщении #971019 писал(а):

Что значит "есть ли инерция движения в случае прямолинейного и неравномерного движения"? Выполняется ли 1-й закон Ньютона для тела, движущегося под действием некоторой силы прямолинейно, но неравномерно в некоторой ИСО? Выполняется. Вот если бы равнодействующая сил, приложенных к телу, была не равна нулю, а оно бы двигалось равномерно в ИСО, тогда бы не выполнялся.

Кстати, зачем вы различаете покой и равномерное прямолинейное движение? Покой - частный случай такого движения, со скоростью, тождественно равной нулю.

А выполняется 1-й закон Ньютона для криволинейного движения в ИСО и в НИСО?

Sergey from Sydney в сообщении #971019 писал(а):

Вот она и противодействует движению тела: равномерному и прямолинейному. Заставляя его вместо этого двигаться по окружности.

Вот тут для меня реально сложно понять.
Лучше на примере. Есть вращающийся горизонтальный круг с постоянной угловой скоростью $\omega$. Каждый атом материала круга, кроме тех, что находятся точно на оси вращения, имеет $V_1 = \omega \cdot R = \operatorname{const}$, направленную по касательной к окружности, которую данный атом описывает при движении, и имеет $a_{\text{цс}}$ и $V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$, где $R$ - расстояние от данного атома до центра окружности, $t$ - время. В качестве силы, препятствующей смещению атомов со своего места, должна рассматриваться $F_{\text{хим. связи}}$. Есть и $R = m \cdot a_{\text{цс}}$.
Можно рассмотреть 2 СО:
СО1 связана с кругом.
СО2 связана с осью вращения.
Вот тут и возникают сложности: как правильно расписать ВСЕ скорости и силы отдельно в СО1 и СО2.
Распишите, пожалуйста, кто может.
Дальше идём. Теперь на этом вращающемся круге находится тело, неподвижное относительно круга. Появляется 5 новых сил: $F_{\text{тяж.}}$, $F_{\text{вес}}$, $F_{\text{р.о.}}$, $F_{\text{тр.}}$ и $R$.
Опять же кто может, распишите отдельно для каждой СО1 и СО2 в этом случае ВСЕ силы и скорости.

Sergey from Sydney в сообщении #971019 писал(а):

Цитата:

любая $F_{\text{тр.}}$ (как покоя, так и движения) возникает только как противодействие движению Вот она и противодействует движению тела: равномерному и прямолинейному. Заставляя его вместо этого двигаться по окружности.

Цитата:

должна по сути свой противодействовать некой силе, которая стремиться сместить тело по направлено от центра окружности Нет, не должна. Если бы сила трения противодействовала некоторой силе, то равнодействующая этих двух сил была бы равна нулю, и тело оставалось бы в покое или двигалось бы равномерно и прямолинейно в ИСО, в соответствии с 1-м законом Ньютона, а не по окружности. Когда вы безуспешно пытаетесь сдвинуть с места тяжелый шкаф, именно так и получается: ваша сила уравновешена силой трения покоя, а потому шкаф, согласно 1-му закону Ньютона, остается на месте.

3-й закон Ньютона: $F_1_2 = -F_2_1$
Силы эти равны и направлены в разные стороны по одной прямой.
Факт 1. $F_{\text{тр.}}$ рождается только в ответ на $F_{\text{тяги}}$
Факт 2. При вращении есть равнодействующая $R = m \cdot a_{\text{цс}}$,
Факт 3. Любая равнодействующая есть результат сложения 2х и более сил.
А теперь проследим, как описывается круговое движение в горизонтальной плоскости. Вперед рисуется вектор $\vec V$ (он не связан ни с какой силой!!), в сторону центра окружности рисуются вектора $\vec R$, $\vec a_{\text{цс}}$ и $\vec F_{\text{тр.}}$.
Вопрос: с какой такой $F_{\text{тяги}}$, направленной от центра окружности, взаимодействует $F_{\text{тр.}}$, направленная к центру окружности, чтобы в результате получать $R = m \cdot a_{\text{цс}}$, направленную к центру окружности?
Я ничего не выдумываю, я просто пытаюсь составить в голове картину, чтобы в ней соблюдались факт 1, факт 2 и факт 3 одновременно и не было противоречий.
В чём еще сложность: в СО1, связанной с кругом тело неподвижно; в СО2, связанной с осью вращения, тело подвижно, имеет $V1$, $V2$, $a$ и $R$. И тут вдруг видим, что есть $F_{\text{тр.}}$, но неясно к какой СО она относится: СО1 или СО2?

Oleg Zubelevich в сообщении #971037 писал(а):

ну и зачем на это вестись? Очередной ниспровергатель Ньютона явился.

Не надо язвить, если вы всё понимаете, я рад за вас, моя цель пребывания тут - понять и разобраться, а не выслушивать колкости.

Sergey from Sydney в сообщении #971043 писал(а):

Забавно. Наблюдать, насколько можно заблудиться в трех соснах и в упор не видеть и не понимать ответа, на который все указывают.

Для меня это сложно, не спорю, даже эти 3 сосны. Я и обращаюсь к знающим и понимающим людям вроде вас просьбой помочь мне разобраться с неясностями.

-- 30.01.2015, 19:04 --

miranda55 в сообщении #971207 писал(а):

Получается, результирующая направлена строго по касательной: https://img-fotki.yandex.ru/get/15575/2 ... 1_orig.png https://img-fotki.yandex.ru/get/15529/2 ... e_orig.png

Результирующая направлена к центру окружности, на вашем рисунке вместо результирующей должна быть скорость, которая постоянна.

[Solaris86]

Вот пара роликов, которые меня еще больше запутывают, но отсюда понятно про силу трения, которая противодействует центробежной силе.
http://www.youtube.com/watch?v=kQ9eR8NPwoQ
http://www.youtube.com/watch?v=0vAXgeiB8kE

[Oleg Zubelevich]

Solaris86 в сообщении #971233 писал(а):

моя цель пребывания тут - понять и разобраться

Не поймете и не разберетесь, ни малейшего шанса нет. Надо идти в школу, на курсы к репититорам, куда угодно, где дают регулярное образование.

Solaris86 в сообщении #971233 писал(а):

$V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$

даже тени правильного понимания нет.

[Munin]

Solaris86 в сообщении #971342 писал(а):

Вот пара роликов, которые меня еще больше запутывают

А вы не смотрите ролики, которые запутывают. Вы читайте учебники, которые разъясняют.

[Solaris86]

Oleg Zubelevich в сообщении #971364 писал(а):

Solaris86 в сообщении #971233 писал(а):

моя цель пребывания тут - понять и разобраться

Не поймете и не разберетесь, ни малейшего шанса нет. Надо идти в школу, на курсы к репититорам, куда угодно, где дают регулярное образование.

Solaris86 в сообщении #971233 писал(а):

$V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$

даже тени правильного понимания нет.

А в чем ошибка-то тут?
В прямолинейном равноускоренном движении, когда $a = \operatorname{const}$ формула скорости имеет вид $V = a \cdot t$ при $V_0 = 0$
А насколько я понимаю круговое движение, то одна из двух компонент этого движения, направленная к центру окружности - $a_{\text{цс}}$ также постоянна, т.е. $a_{\text{цс}} = \operatorname{const}$ - этот компонент в составе общего равномерного криволинейного движения по окружности является прямолинейным равноускоренным движением, направленным к центру; в этом прямолинейном равноускоренном движении к центру $V_0 = 0$. Поэтому должна быть справедлива для этого движения формула $V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$
Хочу напомнить, что при выводе формулы $a_{\text{цс}} = \frac {V^2} {R}$ по ходу рассуждений фигурирует формула $a_{\text{цс}} = \frac {\Delta V} {t}$. Откуда можно вывести $\Delta V = a_{\text{цс}} \cdot t$. И если обозначить $V$ как $V_1$, $\Delta V$ как $\Delta V_1$ и $\Delta V_1$ как $V_2$, то и получится:
$a_{\text{цс}} = \frac {V_1^2} {R}$
$a_{\text{цс}} = \frac {\Delta V_1} {t}$
$a_{\text{цс}} = \frac {V_2} {t}$
$V_2 = a_{\text{цс}} \cdot t$

Вот наглядная модель того, что $V_2$ реальна. Пусть в некоторой ИСО точка движется прямолинейно и равномерно со скоростью $V_1$. Слева от точки на очень малом расстоянии L проходит прямая, состоящая из бесконечного количества точек. Эта прямая в каком то месте после точки А начинает отклоняться вправо и становится кривой с постоянным радиусом R, т.е становится после точки А окружностью с радиусом R. Эта окружность также состоит из бесконечного множества точек, которые обладают следующим свойством: когда после точки А при продолжении движения вперед наша точка начинает приближаться к точкам окружности, т.е уменьшается расстояние L, каждая из точек кривой пытается восстановить это расстояние и поэтому воздействует на нашу движущуюся точку с силой $F$ по направлению к центру окружности в течение очень малого времени t, сообщая нашей точке ускорение $a$ и скорость $V_2$, при этом наша точка меняет свою траекторию движения и продолжает двигаться уже по окружности с двумя взаимно перпендикулярными скоростями в каждой точке окружности скоростями: $V_1$ - по касательной к окружности и $V_2$ - к центру окружности. Очевидно $V_1 = \operatorname{const}$. С $V_2$ сложнее. Тут может быть 2 варианта:
1. С одной стороны, $V_2$ за время t, пока на нашу точку воздействует какая-то окружности точка с силой $F$, не может быть постоянной, т.к. $V_2 = a \cdot t$, то $V_2 \not = \operatorname{const}$
2. С другой стороны, если даже это время t очень мало, неясно, успеет ли наша точка после прекращения действия силы $F$ пролететь какое-то время прямолинейно и равномерно до тех пор, пока на нее не подействует следующая точка окружности, т.е. как соотносятся между собой очень малое время t воздействия каждой точки окружности и время t между воздействиями двух соседних точек окружности, расположенный на бесконечно малом расстоянии друг от друга...? Можно конечно для удобства сказать, что каждая следующая точка следующая точка окружности воздействует на нашу точку точно в момент прекращения воздействия предыдущей точки окружности.
В общем, мне такой пример видится вполне наглядным для описания скоростей V$_1$ и $V_2$.

Munin в сообщении #971369 писал(а):

Solaris86 в сообщении #971342 писал(а):

Вот пара роликов, которые меня еще больше запутывают

А вы не смотрите ролики, которые запутывают. Вы читайте учебники, которые разъясняют.

Вообще, один из роликов составлял к.ф.-м.н., а в другом ролике рассказ ведет д.ф.-м.н. профессор физического факультета СПбГУ... Мне кажется, эти товарищи уже немного в физике разбираются, поэтому их материалу можно доверять. Учебники я читаю, что непонятно остается после прочтения, спрашиваю тут.

[Munin]

Solaris86 в сообщении #971529 писал(а):

Вообще, один из роликов составлял к.ф.-м.н., а в другом ролике рассказ ведет д.ф.-м.н. профессор физического факультета СПбГУ...

Это другое дело. Но всё-таки эти ролики вас запутали. Поначалу стоит придерживаться одного источника: в разных источниках порядок изложения и даже тонкости названий и определений разные.

-- 31.01.2015 08:36:29 --

По какому учебнику вы изначально это изучали? Назовите автора и название. Ваши собеседники смогут справиться с ним.

[miranda55]

Solaris86 в сообщении #971233 писал(а):

...

miranda55 в сообщении #971207 писал(а):

Получается, результирующая направлена строго по касательной: https://img-fotki.yandex.ru/get/15575/2 ... 1_orig.png https://img-fotki.yandex.ru/get/15529/2 ... e_orig.png

Результирующая направлена к центру окружности, на вашем рисунке вместо результирующей должна быть скорость, которая постоянна.

DimaM в сообщении #971016 писал(а):

Тут надо крепко себе уяснить, что $m \cdot a_{\text{цс}}$ - это не отдельная сила, а результат сложения приложенных к телу сил (в данном случае силы тяжести и силы реакции моста). Затем надо нарисовать стрелочки и записать второй закон Ньютона, не забывая про знаки, и все получится.
Кроме того, следует помнить, что вес - действует на опору, не на тело.

Я, вообще-то, читая эту тему, почувствовала, что тоже начинаю запутываться. И решила переспросить у DimaM, куда направлена результирующая. Судя по его посту, на тело действуют 2 силы - тяжести и реакции опоры. Силу трения как горизонтальную составляющую реакции я не учитывала. Результирующая - это сила, которой можно заменить все остальные (подчеркиваю - заменить, т.е. либо результирующая и больше ничего, либо реальные силы без результирующей и фиктивных). То есть если реальных сил всего 2 , то результирующую можно построить по правилу параллелограмма. Если строить точно (я строила в Автокаде), то получается, что результирующая направлена по касательной. При чем тут скорость? Скорости - это векторы и 2 скорости тоже можно складывать по правилу параллелограмма. Но если складывать 2 силы, то получим силу, а не скорость. "Центростремительной" в моем понимании этого слова является реакция опоры. Вот в чем путаница: центростремительная - это чисто реакция или реакция + сила тяжести (как говорит DimaM)?