Newtonin ämpäri

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 1. helmikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

Newtonin kauha [1] on yksinkertainen fysikaalinen koe , jolle on annettu erilaisia selityksiä, jotka perustuvat erilaisiin tilan ja ajan mallikäsitteisiin .

Kokeile

Tämä koe suoritetaan laboratoriossa tai kotona. Otetaan ämpäri, hieman yli puoliksi vedellä täytetty, köysi sidotaan ämpärin kahvaan ja ripustetaan vapaasti jalustaan.

Kauhaa käännetään 10 kertaa pystyakselin ympäri, samalla kun köysi kiertyy, minkä vuoksi se lyhenee jonkin verran. Sen jälkeen ämpäri vapautetaan. Painovoiman ja köyden sivulta tulevien elastisten momenttien vaikutuksesta vesiämpäri pyörii vastakkaiseen suuntaan saman pystyakselin ympäri.

Alkuhetkellä, kun vapautamme sangon, vesi on ämpärissä paikallaan ja sen vapaa pinta on vaakasuorassa ja ämpäri alkaa pyöriä. Seuraavina hetkinä viskoosien kitkavoimien momenttien vaikutuksesta vesi alkaa pyöriä yhdessä kauhan kanssa, ja veden vapaa pinta saa koveran muodon: vesi ryntää pyörimisakselilta kohti kauhan seinät ja veden taso kauhan seinien lähellä nousee.

Kokeen tulosten tulkinta

Klassisen mekaniikan perustaja Isaac Newton teki eron suhteellisen ja absoluuttisen liikkeen välillä.

Aluksi, kun veden suhteellinen liike astiassa oli suurin, se ei aiheuttanut lainkaan halua siirtyä pois akselista - vesi ei taipunut ympyrään eikä noussut lähelle astian seiniä, vaan sen pinta pysyi tasaisena eikä sen todellinen pyörimisliike ollut vielä alkanut. Sitten, kun suhteellinen liike väheni, veden nousu aluksen seinien lähellä paljasti sen halun siirtyä poispäin akselista, ja tämä halu osoitti vähitellen kasvavaa todellista veden pyörimisliikettä, ja kun siitä tuli suurin, vesi laskeutui levossa alukseen nähden. Siten tämä pyrkimys ei riipu veden liikkeestä suhteessa ympäröivään kehoon, joten on mahdotonta määrittää kehon todellista pyörimisliikettä sellaisista liikkeistä. Minkä tahansa kappaleen todellinen ympyräliike voi olla vain yksi sen aspiraatiovoiman mukaisesti akselilta, suhteelliset liikkeet, riippuen siitä, mihin ne viittaavat, keholla voi olla ääretön määrä; mutta näistä suhteista riippumatta näihin liikkeisiin ei liity lainkaan todellisia ilmenemismuotoja, ellei tällä ruumiilla ole näiden suhteellisten lisäksi ainoa oikea liike, joka on sanottu.

Ernst Mach kiisti absoluuttisen liikkeen olemassaolon ja selitti todellisen kokemuksen hänen mukaansa nimetyn periaatteen perusteella.

Newtonin kokemus pyörivästä vesiastiasta osoittaa vain, että veden suhteellinen pyöriminen astian seinämiin nähden ei aiheuta havaittavia keskipakovoimia, vaan että nämä jälkimmäiset saadaan aikaan suhteellisella pyörimisellä suhteessa astian massaan. maa ja muut taivaankappaleet. Kukaan ei voi sanoa, kuinka koe olisi edennyt, jos aluksen seinät olisivat paksuuntuneet ja massiivisemmat, kunnes ne olivat viimein useita maileja paksuja.

Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian taustalla olevan ekvivalenssiperiaatteen mukaan painovoimat vastaavat hitausvoimia, jotka syntyvät siirryttäessä inertiaalisesta viitekehyksestä ei-inertiaan. Siten tietyssä aika-avaruuden pisteessä vaikuttavat gravitaatiovoimat voidaan aina eliminoida siirtymällä inertiaaliseen viitekehykseen. Gravitaatiovoimien eliminoiminen koko todellisessa aika-avaruudessa on kuitenkin mahdotonta, koska kaarevassa aika-avaruudessa vertailujärjestelmät voivat olla inertiaalisia vain paikallisesti.

Joku selitys

"Kenttäteoriassa" Lev Landau ja Evgeny Lifshits selittivät.

Tarkastellaan kahta vertailukehystä, joista toinen ( ) on inertiaalinen ja toinen ( ) pyörii tasaisesti yhteisen akselin ympäri . Järjestelmän tasossa olevaa ympyrää (keskipisteenä origossa) voidaan pitää myös ympyränä järjestelmän tasossa . Mittaamalla ympärysmitta ja sen halkaisija asteikkopalkilla järjestelmässä , saadaan arvot, joiden suhde on yhtä suuri kuin π, inertiavertailukehyksen euklidisen geometrian mukaisesti. Tehdään nyt mittaus kiinteällä asteikolla. Tarkkailemalla tätä prosessia järjestelmästä huomaamme, että ympyrää pitkin levitetty asteikko käy läpi Lorentzin supistumisen, kun taas säteittäisesti käytetty asteikko ei muutu. Siksi on selvää, että ympyrän kehän suhde sen halkaisijaan, joka saadaan tällaisen mittauksen tuloksena, on suurempi kuin π. $K$ $K'$ $K$ $z$ $xy$ $K$ $x'y'$ $K'$ $K$ $K'$ $K$

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Vihreä B. Kosmoksen kangas: Tila, aika ja todellisuuden tekstuuri : Kustantaja: Librokom, 2009 608 s ISBN 978-5-397-00001-7 .

Kirjallisuus

Isaac Newton . Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet. Käännös latinasta ja muistiinpanot A. N. Krylov. M.: Nauka, 1989. 688 s. ISBN 5-02-000747-1 . Sarja: Tieteen klassikot.
E. Mach . Mekaniikka . Historiallinen ja kriittinen essee. - Izhevsk 2000. 456 s.
Landau L.D. , Lifshits E.M. Kenttäteoria. - 8. painos, stereotyyppinen. — M .: Fizmatlit , 2001. — 534 s. - (" Teoreettinen fysiikka ", osa II). — ISBN 5-9221-0056-4 .