Miért nem zuhan bele a Föld a Napba?

Amit a köznyelv centrifugális erőnek nevez,

[link]

az valójában két különböző fogalom:

Centrifugális erő mint fiktív erő (tehetetlenségi erő), akkor vezetik be, ha a forgó tágyhoz viszonítunk mindent (nem inerciális viszonyítási rendszer).

[link] _%28rotating_reference_frame%29

A modern tárgyalás során megpróbáljuk kerülni a fiktív erők bevezetését. Nem szükségesek. A dolgokat megpróbáljuk olyan viszonyítási rendszerben felírni, ahol a természet törvényei egyszerű alakot öltenek (A Dzsungel törvényét némileg eltorzítva: ,,Nyugtot neked, ha tiszteled Newton Törvényeit''). Ha nem valami forgó, gyorsuló dogot választunk vonatkoztatási rendszernek, akkor a természetről adott leírásunkban nem jelennek meg fiktív erők.

[link]

[link]

Ilyen értelemben a köznyelv centrifugális erő fogalmát nem szükséges bevezetnünk. Ebben az esetben is beszélhetünk -- más értelemben -- centrifugális erőről, de ezen immár valami mást értünk: a forgó testet kötpályára kényszerítő cetripetális erővel szemben jelentkező erőt. Ez azonban nem a forgó testre hat, épp ellenkezőleg, maga a forgó test fejti ki az őt körályára kényszerítő testre.

[link]

"A modern tárgyalás során megpróbáljuk kerülni a fiktív erők bevezetését. "

Kire vonatkozik ez a többes szám első személy, ki próbálja meg? Én úgy vettem észre, hogy tanszéke válogatja. :-PP

21:28, nem értem... elolvastad amit írtam? Ugyanazt írtam, amit Te, milyen kavarról beszélsz? Nem szeretem a tiszteletlen figyelmetlenséget. Magam is azt írtam, hogy centrifugális erő NEM hat a Holdra, nem érdemes fiktív erőket bevezetni. Ha meg azt írod, hogy centrifugális erőről csak mint fiktív erőről lehet beszélni, az viszont már tévedés.

[link]

versus

[link]

Elrontottam a szembeállítást. Helyesen:

[link]

versus

[link]

Kérdező, a Nap felé eső kavics pontosan ugyanakkora erővel vonnza a Napot, mint Nap a kavicsot. De mivel a Nap tömege jóval nagyobb a kavicsénál, ezért a Nap gyorsulása kicsi (elhanyagolható) lesz, a kavicsé pedig nagy. Tehát akkor sem ,,találkoznának félúton'', ha egyenes pályán esnek egymás felé.

A gyorsulásról meg nem tudom, mit írtál, olvasd el még egyszer a ,,Newton hegye'' példát. A sebességnek nemcsak nagysága van, hanem iránya is. Ha egy sebesség iránya folyamatosan változik, akkor ott is folyamatos sebességváltozás van, még akkor is, ha a sebesség nagysága egyébként állandó marad. Ebben az esetben is gyorsulásról beszélünk.

Az új kérdéshez nem merek hozzászólni, Newton elméleténél nem jutottam sokkal tovább.

Az eredeti kérdésnél a centrifugális erő kapcsán a lényeget az alábbi cikk tartalmazza a legtömörebben:

[link]

Nem véletlen, hogy ez egy ,,disambiguation page''. Két különböző fogalomról van szó.

A Hold állandóan változtatja sebességének irányát, hiszen állandóan el kell fordulnia kissé a Föld felé, nem repülhet ki nyílegyenesen a térbe. Ezt az állandó, szakadatlan oda-odafordulást a Föld felé hívjuk úgy, hogy centripetális gyorsulás (centripetális: központ felé irányuló). Kicsit zavarónak tűnhet a ,,gyorsulás'' szó használata, de jogos, hiszen itt is állandó sebességváltozásról van szó, csak nem a nagyság, hanem az irány változik. Ebben az értelemben a Hold folyamatosan ,,gyorsul'' hiszen nem repül úgy szabadon, mint egy magára hagyott test, hanem állandóan változtatja mozgásálapotát.

A szakadatlan sebességvátozásnak oka kell hogy legyen, hiszen egy test ,,önállóan'', a környezetétől elszakítva nem lenne képes sebességének megváltoztatására (tehetetlenség). Egy űrben lebegő űrhajós semmi módon nem lenne képes visszatérni űrhajójába, ha valami baleset során elszakadna a köldökzsinórja és ha semmibe sem tudna belekapaszkodni, semmihez nem tudna hozzáráni, nem lenne nála mágnes vagy kilőhető tapadós kötél, és semit sem tudna eldobni a kezéből! Környezetüktől elszakítva a testek tehetlenül állnak, vagy nyílegyenesen és egyenletesen haladnak előre, de ,,kormányzásra'' képtelenek külső hatás nélkül!

A Hold esetében is a környezettel való kölcsönhatás felelős a Hold mozgásállapotának szakadatlan változásáért: kölcsönhatás van a Hold és a Föld között. Enélkül a kölcsönhatás nélkül a Hold nem fordulna állandóan oda a Föld felé, hanem kirepülne egyenes vonalban. A kölcsönhatáson ezt értjük, hogy a Föld is hat a Holdra, de a Hold is hat a Földre. Testek közti kölcsönhatások megragadására az erők fogalmát vezetjük be: minden kölcsönhatást két erő egymással ellentétes irányú, de azonos nagyságú párosaként képzelünk el. A két erő nem ugyanarra a testre hat, hanem egyik test valamekkora erővel a másikra, a másik erő pedig ugyanankra, de elletétes irányú erővel az egyikre. Kezem kopog az ajtón, az ajtó kopg a kezemen. A Föld hat a Holdra, és a Hold hat (elletétes irányban, ugyanakkora nagysággal) a Földre.

A Föld gravitációs ereje vonzza a Holdat, ezt az erőt tekintjük úgy, mint azt az okot, ami a a Holdat cetripetális gyorsulásra kényszeríti. Enélkül a Hold nyílegyenesen kirepülne. Úgy is mondhatjuk, hogy a Földnek a Holdra ható ereje felelős a Hold centripetális gyorsulásáért, más szóhaználattal szólva, ez tölti be a ,,cetripetális erő'' szerepét. Tehát a ,,centripetális erő'' szóhasználatot nem szabad úgy érteni, mintha ez valami önállő erőfajta lenne (mint a gravitációs, rugalmassági, mgnesességi erők), hanem ezzel a szóhasználattal csak a feladat kontextusában betöltött SZEREPRE, FUNKCIÓRA utalunk: ahogy a feladat szövegösszefüggésében a Föld Holdra ható vonzása betölti szerepét, a Hold folyamatos körpályára való kényszerítését (,,cetripetális gyorsítását'').

Más példa esetében a cetripetális erő szerepét más erőfajta is betülthet. Például egy zsinór körül forgatott kulcs esetében a zsinór rugalmassági ereje is tölti be azt a szerepet, hogy a kulcsot körpályára, (cetripetális gyorsulásra) kényszerítse.

Mivel KÖLCSÖNHATÁSRÓL van szó (az erők mindig párban lépnek fel két test között), ezért a Hold is vonzza ugyanakora erővel a Földet, és a kulcs is húúza az ujjamat. Ezt az ellenerőt hívjuk itt reaktív centrifugális erőnek. Ez azonban nem a Holdra hat, hanem épp ellenkezőleg, a Hold fejti ki a Földre. Az ujjam körül forgatott kulcscsomó esetében pedig az ujjamat érő húzás ez az ellenerő, ez sem a kulcsra hat, hanem épp ellenkezőleg, a kulcs fejti ki az ujjamra.

A reaktív centrifugális erő NEM fiktív erő. Ha a rosszul kiegyensúlyozott lendkerék rángatja a gépházat, ott a gépház (álló) vonatkoztatási rendszeréből nézve is jól láthatóan VALÓS erőről van szó. Az álló megfigyelő is észleli a gépház rángását, és azt valós erőnek tulajdonítja. Ez lendkereket tartó gépházra hat. Ez nem más, mint a centipetális erő párja (Newton III. törvénye). A gépház a maga rugalmassági, szilárdsági erejével pályán tartja a lendkereket (centripetális erő szerepe), az ennek ellenerejeként fellépő reaktív cetrifugális erő nem a lendkerékre hat, hanem épp ellekezőleg, a lendkerék fejti ki ellenerőként az őt pályára kényszerítő gépházra! Magára a lendkerékre nem hat centrifugális erő. Mindez abból is látszik, hogy ha a lendkerék leszakad, akkor nyílegyenesen repül ki a repesz, nem pedig sugárirányban.

Persze, egy lendkeréken tanyázó baktérium, akinek a lendkerék az ő egész saját világa, szóval aki mindent ahhoz viszonyít, az már gondolhatja úgy, hogy a lendkeréken valami különös centrifugális erő hat. Ez a modell azonban már egy teljesen más vonatkoztatási rendszer, mint amiről eddig beszéltem, az így előkerülő új fogalmakat (fiktív erők, fiktív centrifugális erő, Coriolis erő) nem szabad összekeverni azokkal a valós erőkkel, amik eddig elhangzottak.