Невесомость

[gudkovslk]

Сразу отмечу, что я не создавал тему "В чем причина невесомости на МКС". Мной был задан вопрос в теме о свободном падении. Остальное, личная инициатива модератора.

Существуют два взгляда на явление невесомости на орбите Земли. Они совершенно противоположны по сути. И прежде чем отправлять тему в пуртагорий, прошу помочь мне понять, какой из взглядов действительно верный.

Первый.

В общепринятом понимании, рассматриваемом и в учебниках и в популярных познавательных сюжетах, причиной невесомости на орбите Земли является постоянное падение тела в направлении Земли с ускорением свободного падения. Но за счет скорости самого тела (1-я космическая) и шарообразности Земли, тело падая, постоянно огибает поверхность Земли, входя в круговую орбиту.
В этом случае есть некие нестыковки (ИМХО).
1. Невесомость может появиться только если движение с ускорением свободного падения происходит по направлению к центру гравитации, т.е. к Земле, а в реальности же движение происходит по результирующей между вектором скорости тела и вектором силы притяжения.
2. Ускорение свободного падения предполагает постоянное и равномерное увеличение скорости. Тогда скорость падения тела на орбите постоянно должна возрастать. Причем до неимоверных величин. В реальности же мы имеем совершенно определенную скорость полета тела по орбите.

Второй

Есть точка зрения, что невесомость на орбите возникает из-за возникновения центробежной силы, которая полностью уравновешивает силу притяжения. И остается только скорость по орбите, т.е. равнодействующая между скоростью тела и силой притяжения.
И все бы ничего, НО есть некие моменты.
1. В общепринятом понятии центробежной силы, как таковой не существует, а точнее она возникает только для связки "тело-препятствие" и прикладывается именно к препятствию, а не к телу.
2. Данная ситуация не совсем стыкуется с 1-м законом Ньютона, в плане прямолинейности движения в случае равновесия сил.

Ну и подскажите, как на самом-то деле?

[provincialka]

gudkovslk в сообщении #1117836 писал(а):

Ускорение свободного падения предполагает постоянное и равномерное увеличение скорости.

Нет, если их направления не совпадают (например, перпендикулярны)

gudkovslk в сообщении #1117836 писал(а):

Невесомость может появиться только если движение с ускорением свободного падения происходит по направлению к центру гравитации

-- 24.04.2016, 10:14 --

Верен, разумеется, первый подход. Что касается центробежной силы, то ее не то чтобы не существует, это фиктивная величина, используемая в вычислениях.

Цитата:

Центробе́жная си́ла — 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.

Ну,а 1 закон говорит как раз об инерциальных системах.

[gudkovslk]

provincialka в сообщении #1117837 писал(а):

gudkovslk в сообщении #1117836 писал(а):

Ускорение свободного падения предполагает постоянное и равномерное увеличение скорости.

Нет, если их направления не совпадают (например, перпендикулярны)

Увеличение скорости падения.

provincialka в сообщении #1117837 писал(а):

gudkovslk в сообщении #1117836 писал(а):

Невесомость может появиться только если движение с ускорением свободного падения происходит по направлению к центру гравитации

Если движение не по направлению к центру, то неминуемо наступит момент, когда ускорение падения станет меньше необходимой для невесомости величины.

provincialka в сообщении #1117837 писал(а):

Верен, разумеется, первый подход.

Ну для этого надо бы хоть как-то объяснить постоянное ускорение падения.
Ведь скорость падения постоянно возрастает.
И где предел скорости этого падения?

[provincialka]

Нет. Не говоря уж о том, что ускорение ничего не предполагает (мозгов у него нет), наличие ускорения не приводит к бесконечному увеличению скорости. А почему должно приводить? Потому что называется "ускорение"?

Если ускорение сонаправлено со скоростью, то она увеличивается.
Если противонаправлено -- уменьшается.
Если перпендикулярно -- не меняется по абсолютной величине.

[miflin]

Если "отключить" гравитационное поле Земли, то ту же эллиптическую орбиту
можно обеспечить с помощью реактивного двигателя. Поскольку реактивная сила
приложена, грубо говоря, к одной точке корабля, то остальным точкам ускорение
передается через внутренние деформации корпуса. Имеем "весомость".

Особенность же силы тяжести в том, что она приложена "индивидуально к каждой точке",
которые получают одинаковые ускорения, и внутренние деформации не возникают.
Имеем невесомость. Это справедливо, если поле тяжести однородно в пределах корабля.

[gudkovslk]

provincialka в сообщении #1117844 писал(а):

Нет. Не говоря уж о том, что ускорение ничего не предполагает (мозгов у него нет), наличие ускорения не приводит к бесконечному увеличению скорости. А почему должно приводить? Потому что называется "ускорение"?

Именно!
Ускорение - это всегда увеличение скорости.

provincialka в сообщении #1117844 писал(а):

Если ускорение сонаправлено со скоростью, то она увеличивается.
Если противонаправлено -- уменьшается.
Если перпендикулярно -- не меняется по абсолютной величине.

Ну так ускорение то есть. А ускорение - это увеличение скорости, и совершенно не важно, куда. Если нет ускорения, а есть просто скорость падения, тогда и невесомости не получится, потому как для невесомости (например в падающем лифте) совершенно необходимо постоянное увеличение скорости, причем с совершенно конкретным ускорением.
А это значит, что для того, что бы вы испытали состояние невесомости при падении в лифте, вы за 1-ю сек. должны разогнаться до 10 м/с (округленно), за 2-ю - до 20 м/с, за минуту - до 600 м/с, за час - до 36000 м/с и т.д.
В противном случае невесомости просто не будет.

[provincialka]

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

Ускорение - это всегда увеличение скорости.

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

Если ускорение не меняется по абсолютной величине, то его просто нет.

Ну, дальнейший разговор бессмысленен. В Пургаторий. Прямиком.

[gudkovslk]

provincialka в сообщении #1117848 писал(а):

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

Если ускорение не меняется по абсолютной величине, то его просто нет.

Ну, дальнейший разговор бессмысленен. В Пургаторий. Прямиком.

Ладно вам руками-то махать.
Уже исправил.

[provincialka]

после исправления стало ещё хуже.

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

А ускорение - это увеличение скорости, и совершенно не важно, куда.

Ускорение -- это производная от скорости, причем и то и другое векторы. А вы их рассматриваете как скаляры.

Ускорение показывает изменение скорости, а изменение может быть как по абсолютной величине, так и по направлению. И даже только по направлению в подходящем случае.

-- 24.04.2016, 10:57 --

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

для невесомости (например в падающем лифте) совершенно необходимо постоянное увеличение скорости, причем с совершенно конкретным ускорением.

В лифте -- так, а в космическом корабле -- по-другому. Это не доказательство.

[arseniiv]

provincialka в сообщении #1117837 писал(а):

Верен, разумеется, первый подход.

По мне, не верен ни один из предложенных.

gudkovslk
То же, что уже сказали, другими словами.
Когда же вы стоите на Земле или висите на канате, на вас действуют силы от них, равные (по случайности — в лифте это будет не так) силе тяжести, в тандеме с ней деформирующие вас. Это то специфическое ощущение, которое человек воспринимает «весомостью». Если вас не пытаться деформировать, это и будет невесомость. Отсюда, как miflin уже написал, если неоднородности гравитационного поля в окрестностях тела меньше значимых, и если действие на него других сил тоже меньше значимой величины, оно находится в невесомости. Можно было бы предложить вам посчитать приливные силы, действующие на человеческое тело (допустим, 1,8 м и направленное радиально), находящееся на высоте МКС, и сравнить их с силами, растягивающими то же тело, висящее на чём-нибудь около поверхности планеты. но вряд ли есть толк.

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

Ускорение - это всегда увеличение скорости.

Вы когда-нибудь слышали о векторных величинах? Производная векторной величины не обязательно по модулю равна производной модуля этой величины.

[gudkovslk]

provincialka в сообщении #1117850 писал(а):

Ускорение -- это производная от скорости, причем и то и другое векторы. А вы их рассматриваете как скаляры.
Ускорение показывает изменение скорости, а изменение может быть как по абсолютной величине, так и по направлению. И даже только по направлению в подходящем случае.

Я прошу прощения, но:

Цитата:

Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости тела при его движении за единицу времени.
Например, тела, свободно падающие вблизи поверхности Земли в вертикальном направлении, в случаях, когда испытываемое ими сопротивление воздуха мало, увеличивают свою скорость примерно на 9,8 м/с каждую секунду, то есть их ускорение примерно равно 9,8 м/с².

Так говорит учебник.

[provincialka]

arseniiv
Спасибо за уточнение. Я больше уцепилась за "ускоряющее ускорение"

gudkovslk в сообщении #1117853 писал(а):

Например,

Ну, в этом примере так. И что?

[AnatolyBa]

gudkovslk
Разберитесь для начала с обычным движением по окружности. Например, что чувствует человек на карусели? Почему в карусели с подвесными сидениями подвес отклоняется от вертикали? А теперь поместим в центр карусели притягивающий центр ...

[gudkovslk]

arseniiv в сообщении #1117852 писал(а):

gudkovslk
То же, что уже сказали, другими словами.
Когда же вы стоите на Земле или висите на канате, на вас действуют силы от них, равные (по случайности — в лифте это будет не так) силе тяжести, в тандеме с ней деформирующие вас. Это то специфическое ощущение, которое человек воспринимает «весомостью». Если вас не пытаться деформировать, это и будет невесомость.

Ну насколько я понимаю, то простым языком это озвучивается, как отсутствие веса всех частей тела.
Не?
Вопрос в том, как достигается это отсутствие веса на орбите?
Ведь есть два способа добиться полной невесомости. Это устранить силу тяжести путем ускоренного смещения в направлении ее действия или полным уравновешиванием этой силы.

Ну так и какой способ применим к телу на орбите?

arseniiv в сообщении #1117852 писал(а):

gudkovslk в сообщении #1117847 писал(а):

Ускорение - это всегда увеличение скорости.

Вы когда-нибудь слышали о векторных величинах? Производная векторной величины не обязательно по модулю равна производной модуля этой величины.

А вы наглядный пример не могли бы привести, для более лучшего понимания того, о чем говорите?

-- 24.04.2016, 11:21 --

AnatolyBa в сообщении #1117859 писал(а):

gudkovslk
Разберитесь для начала с обычным движением по окружности. Например, что чувствует человек на карусели? Почему в карусели с подвесными сидениями подвес отклоняется от вертикали? А теперь поместим в центр карусели притягивающий центр ...

Да подождите с каруселью-то.
Так можно углубиться в бесконечное рассмотрение различных вариантов движений (воздействий) и не получить ответа на простой вопрос:
"Что с ускорением свободного падения на орбите-то?"

[provincialka]

gudkovslk в сообщении #1117862 писал(а):

А вы наглядный пример не могли бы привести, для более лучшего понимания того, о чем говорите?

Ну, движение спутника по орбите -- наглядный пример. В некоторый момент скорость направлена вдоль вектора $\vec v$, а через малое время -- немного в другом направлении, ведь орбита "загибается". Разность двух этих векторов будет практически перпендикулярна первому. Тут картинки надо рисовать, неохота.