Добрый день. Помогите пожалуйста разобраться с силами инерции.
Вот тут http://www.relativity.ru/forum/viewtopic.php?t=4812 я задал свой вопрос по инерции, но как мне кажется правильного и исчерпавающего ответа не получил.

В частности:
Имеем поезд который разгоняется с ускорением = а относительно земли. В СО поезда он покоится, а земля движется с ускорением = -а. Можно сказать , что в СО поезда на землю действует сила F=Mз*а.
Но разве можно говорить, что это сила инерции ?

Это то, что называется переносной силой инерции.
"силы инерции" в бытовом понимании - поддерживающие равномерное прямолинейное движение - не существуют.
Иногда (пару раз видел) силой инерции называют обыкновенную центробежную силу.

В примере с поездом сила F=Mз*а - фиктивная сила. Как я понимаю реально в СО поезда не существует никакой силы F которая предавала бы земле ускорение a относительно поезда.
А вот если рассмотреть тело массой m в вагоне на который действует разгоняющая сила F=Mв*a, то на это тело будет действовать РЕАЛЬНАЯ сила инерции =m*a. И вот как раз природа этой силы до сих пор однозначно не ясна ?
О реальных силах инерции можно говорить только когда существуют жесткие связи между телами ?

Какую силу вы называете реальной?
В СО поезда на все тела реально (то есть участвуют в законе Ньютона) действуют силы инерции.
А вот когда мы смотрим снаружи на разгоняемое тело - то сил инерции нет. Потому что наша система - ИСО.

Хм..
Мне кажется, что появление или изчезновение сил не может происходить при переходе из одной СО в другую. Физически от переход в иную СО причина порождающая силу не может изчезнуть.


В СО ускоренного поезда он сам покоится, а земля движется ускоренно, но ИМХО это не значит, что есть реальная сила F=Mземли*Аземли. А есть сила F=Мпоезда*Aпоезда + выбор НСО в которой поезд покоится.

Например если поезд ускоряется относительно земли за счет реактивной тяги, это значит, что Fтяги = Mпоезда*Апоезда. Но ведь это не означает, что сразу при возникновении Fтяги, возникает некая F=Мземли*Аземли ?

Если говорить на уровне законов Ньютона - то значит (кстати, зачем реактивная тяга?).
А вообще это лучше всего было бы рассматривать с позиции общей теории относительности.

>Если говорить на уровне законов Ньютона - то значит
А разве можно иначе ?
Каких именно законов :1-го ? 2-го ? или 3-го ?

>А вообще это лучше всего было бы рассматривать с позиции общей теории относительности.
Это можно. Хотя я знаю ОТО только в общих чертах. С тензорным исчислением в рамках Римановой геометрии я почти не знаком. Однако хотелось бы пока остаться в рамках классической механики.

Я, к сожалению, с ОТО также знаком весьма слабо.
Силы инерции, вообще говоря, не подчиняются третьему закону Ньютона.
Но я полагаю реальной силу, которая является причиной ускорения. И силы инерции к ним относятся.

По природе -- сила трения вроде бы...
Что понимается под реальной силой? Сила, которая может существовать в ИСО?

Может ОТО трогать не будем? Там совсем другое понятие пространства и времени, а значит и силы. Вопрос был задан в рамках классической механики. Так что может сначала займемся ею?

А чем тебе не сила инерции?

Первый закон Ньютона гласит о том, что в ИСО если на тело не действуют никакие силы, то оно находится в состоянии равномерного прямолинейного движения.
Введение сил инерции - это попытка распространить первый закон Ньютона и на неинерциальные СО. Ведь в неинерциальных ИСО может быть так, что ускорение есть, а силы нету. Для того, чтобы убрать этот "непорядок" и распространить первый закон Ньютона на все СО, было введено понятие сил инерции.
Итак, в неинерц СО выполняется модифицированный первый закон Ньютона - тело движется без ускорения в том случае, если сумма всех внешних сил и сил инерции равна нулю.

Введение сил инерции просто сделало более удобными расчеты - не надо обязательно разделять инерциальные и неинерциальные СО.

Roll! Не поленитесь заглянуть на форум мехмата в тему Какова физическая природа сил инерции?, и может Вам удастся кое-что для себя прояснить...

f = mx`` помоему оч наглядно даже без теории относительности, а глваное работает на маленьких скоростях.... При паровозе и Земле эта ф у обоих будет одинакова только у паровоза надо будет ее поделить на маленькую массу и получим большее изменение СО чем у Земли, у которой масса чуть побольше. Но обое будут менять СО.

что значит менять СО? (систему отсчета)? Систему отсчета выбирает тот, кто решает задачу.

А вообще как мне кажется силы инерции это проявление того, что 3д проэкция из пространства Минковского не есть линейнонезависимая от времени проэкция.

да .... все правильно СО выбирает тот кто решает задачу ... но переход тела в другую СО уже никто не выбирает ...

ПС имеестя в виду не СО а ИСО ... сорри

Сил инерции в ИСО, к счастью, нет...

Сил инерции в ИСО, к счастью, нет...


это ты о чем ????
При смене ИСО она и проявляется ... других вариантов ее проявления я не знаю ...

При смене ИСО - нет. Только при переходе в не-ИСО.

Я изначально туда и заглянул, но там до ответа не снизошли.

и чем интересно отличается процесс перехода от одной ИСО в другую от неИСО?


А представить природу можно еще вот как попробовать .... к примеру реальный мир это неч-то типа воды и что бы в ней двигаться нужна сила .... но мы не видим этот мир ... он нам представляется как интегральная картина .... те покой в нем нам видится как равномерное движение ... ну а линейное перемещение в нем, при котором нужна сила, нам видится не как линейное движение а как ускоренное .... И все это из-за того, как я уже раньше писал, 3д проэкция не есть линейно независимая от времени проэкция (как нам кажется на первый взгляд) ...

А в чем преимущество такой картины?

Рассмотрим поезд на который действует сила Fт (например пусть это будет сила реактивной тяги). Под действием этой силы поезд приобретает ускорение а. В НСО связанной с поездом сам поезд естественно покоится, а земля движется с ускорением = - а. Значит ли это, что существует РЕАЛЬНАЯ сила Fф=Mземли*а ? Полагаю что нет. То есть нету никакой причины (никаких реальных физических процессов, в отличие от например силы Fт - сгорание топлива и выброс реактивной струи) для возникновения силы Fф. Можно сказать, что эта сила полностью фиктивная.
Не могут же возникать внешние причины порождающие силу только из за выбора НСО ?
В некоторых статьях написано, что Fф - сила инерции. Полагаю, что это не верно. Существует "истинная" сила инерции, которая действует на все тела в НСО. Например, шарик подвешенный к потолку вагона откланяется от положения равновесия при ускорении вагона. В данном случае сила действующая на шарик не фиктивная и не вызвана выбором НСО. Весь вопрос в том какова истинная физическая природа этой силы ?

Как полагаете, верно ли мое рассуждение ?

В случае СО поезда эта сила действует на все тела, в одном направлении и пропоруионально их массе.
Что очень похоже на однородное гравитационное поле.
В рамках ОТО эта сила по природе идентична силе гравитации (и силой вообще не является ни та, ни другая).

Принцип эквивалентности инертной и гравитационной сил. Но насколько я знаю ОТО лишь показывает как работает гравитация (и инерциальная сила), но не объясняет их природу.

Так все таки прав ли я говоря, что сила Fф - полностью фиктивная и не является силой инерции ?

Для наблюдателя в ускоренной СО это вполне реальная сила гравитационной природы.

С позиции же ОТО она, как и гравитация, не является силой. Объяснение идет через искривление пространства-времени. Точнее я знаю плохо.

я считаю что Рол прав и это вообще никакая и не сила а чистая фикция, я считаю, что выискивать какие-то силы в НСО это вообще бред.... Силу инерции можно искать только косвенным способом в ИСО по принципу ... что бы на веревку действовала сила растяжения ее недостаточно тянуть с одного конца, те если мы ее тянем с одного конца и при этом возникает сила растяжения из-за того, что к другому концу кто-то привязян .... то наша сила пропорциональна силе инерции ...

зы Та картина с интегралом лучше тем, на мой взгляд, что обьясняет почему "приколы" СТО зависят от наличия других тел, но при этом не зависят от растояния до них ... Те. почему на болтающееся в далеке от всего тело действует какая-то сила при изменении его скорости относительно вдали находящихся других тел ... имхо характер взаимодействия очень даже похож ...

Roll:
Значит ли это, что существует РЕАЛЬНАЯ сила Fф=Mземли*а ? Полагаю что нет.
...
Например, шарик подвешенный к потолку вагона откланяется от положения равновесия при ускорении вагона. В данном случае сила действующая на шарик не фиктивная

Не мог бы Roll объяснить, какую разницу он тут видит? Почему для Земли сила фиктивная, а для шарика --- реальная?

Постораюсь объяснить.
У этих сил принципиально разное происхождение. На шарик действует сила обусловленая не выбором СО, а ускорением вагона. Эта сила присутствует как в НСО вагона, так и в ИСО земли.

Неверно.
В не-ИСО поезда шарик отклоняет сила инерции.
В ИСО Земли шарик не отклоняет ничто, а наоборот - подвес "убегает" от шарика. А никакой силы инерции нет.

>>>В ИСО Земли шарик не отклоняет ничто, а наоборот - подвес "убегает" от шарика. А никакой силы инерции нет


какая же тогда сила натягивает нить?

точнее сказать какя пара сил... Одна, это та которая переданна убегающему подвесу реактивной струей, а какая вторая ?

Боюсь, что открою вам страшную тайну. Это сила реакции шарика и сила реакции потолка...

гы .... значит у меня че-та не так с определениями, я считал вашу Силу Рекции как-раз Силой Инерции ... теперь понятны разногласия ... Но ведь именно она равна mx'' и почему бы ее и не обозвать силой инерции хм ...

Нет. Разногласия в другом.
То, что я назвал силой реакции шарика - это упругая сила, по сути своей аналог силы реакции опоры. А вовсе не массовая сила, которую вы называете силой инерции.

Отчасти согласен. Тут во многом вопрос терминологии. СО вводят во многом для того что бы решать конкретные задачи. Но важно понимать, что с введением или изминением СО никаких реальных изминений физических процессов не происходит. Причина породившая тут или иную силу не может исчезнуть или возникнуть. Меняются лишь уравнения.

В случае с шариком, он (шарик) получил такое же ускорение как и вагон так как был с ним (вагоном) жеско связан и импульс силы разгоняющий вагон передался и шарику. На землю эта сила не действовала.

ах зо ... просто упругая сила без участия массы ... Те она по вашему никаким боком от массы шарика не зависит ? те если шарик будет помассивнее нитка не порвется?
Имхо реакция опоры бывает только в жесткосвязаных конструкциях а не в случае с шариком .... Или кто-то против, что сила действующая на нитку будет Масса(шарика) на Ускорение(поезда) ?

Сила реакции опоры от массы не зависит, что ли? А вес (если точнее, минус вес и приложенная к опоре)?

ниче не понял .... я же вроде по-русски пишу ... че не понятного .... ?????



ок еще раз .... кро против, что сила действующая на нитку будет ma
где m-масса шарика
а-ускорение паровоза или шарика (пофиг в принципе)


Что бы никто в 3 соснах не заблудился предлагаю без Земли рассматривать ... а то тут уже вес пошел и тд ..... Просто есть ИСО есть шарик который покоится в этой ИСО и коротый привязаный к паровозу с реактивным двигателем невесомой и нерастягивающейся ниткой .... (по-моему очень просто представить )

Думаю все сразу станет ясно если записать уравнения для шарика в ИСО и НСО вагона.

В НСО:
0=Fи+mg+N;

Roll:
Но важно понимать, что с введением или изминением СО никаких реальных изминений физических процессов не происходит. Причина породившая тут или иную силу не может исчезнуть или возникнуть. Меняются лишь уравнения.

С первым предложением согласен, а вот последнее неверно. Уравнения-то как раз не меняются. Просто один и тот же член в уравнении называют по-разному в ИСО и НСО. Лучше всего это видно на Вашем собственном примере

В НСО:
0=Fи+mg+N;

Я еще добавлю, что Fи=-ma. И запишу уравнение в ИСО

ma=mg+N

Как видно, член ma просто стоит в разных частях равенства и интерпретируется по-разному: в ИСО это произведение массы на ускорение шарика (в ИСО он движется ускоренно), а в НСО --- сила инерции (а шарик покоится).

В случае с шариком, он (шарик) получил такое же ускорение как и вагон так как был с ним (вагоном) жеско связан и импульс силы разгоняющий вагон передался и шарику. На землю эта сила не действовала.

Мне кажется, Вы неверно (слишком буквально) понимаете предлог "в" в словосочетании "в неинерциальной системе отсчета". Он тут означает не "внутри", а скорее "с точки зрения". А у Вас получается так, что все, что внутри вагона (шарик), относится к НСО, а снаружи (Земля) --- так вовсе нет. Рассмотрите случай, когда шарик просто лежит на полу вагона. По-Вашему, на него не будет действовать сила инерции? А в чем тогда разница с привязанным шариком?

Хм... А куда в уравнении делась реактивная сила разгоняющая вагон ?

разве не ma=mg+N+Fреактивная ?




Если шарик лежит на полу вагона (имеет с ним жесткую связь), ему (шарику) также передастся импульс силы разоняющей вагон. Шарик откатится назад (если сила трения позволит) во время разгона вагона. В данном случае ИМХО нету принципиальной разницы между подвешанным шариком и лежащем.

Roll:
Хм... А куда в уравнении делась реактивная сила разгоняющая вагон ?
разве не ma=mg+N+Fреактивная ?

Ого, как все запущено! За косичку дергают Машу, а кричит от боли Катя? Сила, разгоняющая вагон, действует на вагон, а не на шарик. Вы уж, пожалуйста, почитайте сами школьный учебник по физике, не заставляйте меня его Вам пересказывать. (Да и вряд ли кому другому здесь захочется этим заниматься.)

Если шарик лежит на полу вагона (имеет с ним жесткую связь), ему (шарику) также передастся импульс силы разоняющей вагон. Шарик откатится назад (если сила трения позволит) во время разгона вагона. В данном случае ИМХО нету принципиальной разницы между подвешанным шариком и лежащем.

Это, извините, какой-то бред. Могу посоветовать следующее. Сперва научитесь уверенно решать стандартные школьные задачи (соскальзывание тела с наклонной плоскости, два грузика на нитке, перекинутой через блок, ящик волочат по полу за веревку, ...). Научитесть не путаться в силах --- откуда они берутся и к чему приложены. Все это --- исключительно в ИСО. И уж только потом возвращайтесь, будет смысл разговаривать про неинерциальные системы отсчета.

Может и запущено. Посему и помощьи прошу.

Почему разгоняющая сила действует только на вагон, а не на систему вагон + все что внутри ?

Все правильно, а как вы представляете иначе
С чего это сила, которая разгоняет вагон, будет действовать на шарик?
У силы есть три характеристики: направление, величина и точка приложения. Сила, которая разгоняет вагон, приложена к центру масс вагона, и к шарику она не имеет никакого отношения.
А почему тогда шарик, лежащий на полу, разгоняется вместе с вагоном? А потому, что на шарик со стороны вагона действует сила трения покоя. Если бы не было трения покоя, шарик относительно пола вагона начал бы двигаться с ускорением, направленным в противоположную сторону (можете это проверить на эксперименте, смажьте гладкую доску маслом, положите на нее шарик, а затем дерните доску вперед. тогда шарик покатится назад. если нет шарика и доски, можете с оладьями на сковородке поэкспериментировать)
Но так как сила трения покоя есть, она направлена против движения шарика, то есть в ту сторону, куда движется вагон.
Для лучшего понимания запишу силы, действующие на шарик, лежащий на полу вагона, проекция на горизонтальную ось, положительное направление оси - по ходу движения поезда.
в ИСО, связанной с землей: ma = Fтр
в НеиСО, связанной с полом вагона: 0 = Fи + Fтр, где Fи=-ma - сила инерции

можете это проверить на эксперименте, смажьте гладкую доску маслом, положите на нее шарик, а затем дерните доску вперед. тогда шарик покатится назад

Если покатится, то сила трения-таки есть. А вот если будет скользить относительно доски назад (а относительно всей кухни останется неподвижен), вот тогда трения нет =)

Всем спасибо за разъяснение. С уравнением для шарика в ИСО я действительно сильно стормозил...

>>>>>в НеиСО, связанной с полом вагона: 0 = Fи + Fтр, где Fи=-ma - сила инерции

Эти формулы катят тлько если сила трения достаточна для того что бы шарик покоился... иначе они не работают из НеИСО.....

И я так понимаю А это ускорение Земли а не шарика?

Подогаю, что это не совсем верно.

Сила инерции Fи числено равна ma, но это не сила ma из ИСО.
Сила ma в ИСО и сила |Fи| = ma в НСО имеют разное направление.

Все ИМХО.

В ИСО ma - это вообще не сила.

А что же тогда ?