Găleata lui Newton

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 1 februarie 2021; verificările necesită 4 modificări .

Găleata lui Newton [1] este un experiment fizic simplu căruia i s-au oferit diverse explicații bazate pe diferite concepte model de spațiu și timp .

Experiment

Acest experiment se desfășoară în laborator sau acasă. Se ia o găleată, puțin mai mult de jumătate umplută cu apă, o frânghie este legată de mânerul găleții și suspendată liber de un trepied.

Găleata este rotită de 10 ori în jurul axei verticale, în timp ce frânghia este răsucită, datorită căruia este oarecum scurtată. Găleata este apoi eliberată. Sub acțiunea gravitației și a momentelor elastice din partea laterală a frânghiei, o găleată cu apă se va învârti în direcția opusă în jurul aceleiași axe verticale.

În momentele inițiale de timp în care eliberăm găleata, apa din găleată este staționară, iar suprafața sa liberă este orizontală, iar găleata începe să se rotească. În momentele ulterioare de timp, ca urmare a acțiunii momentelor de forțe de frecare vâscoase , apa începe să se rotească împreună cu găleata, iar suprafața liberă a apei ia o formă concavă: apa se repezi de pe axa de rotație către pereții găleții, iar nivelul apei de lângă pereții găleții se ridică.

Interpretarea rezultatelor experimentului

Fondatorul mecanicii clasice , Isaac Newton , a făcut distincția între mișcarea relativă și absolută.

La început, când mișcarea relativă a apei în vas a fost cea mai mare, nu a provocat deloc dorința de a se îndepărta de axă - apa nu tindea spre un cerc și nu se ridica lângă pereții vasului, dar suprafața ei a rămas netedă și adevărata sa mișcare de rotație nu începuse încă. Apoi, când mișcarea relativă a scăzut, creșterea apei în apropierea pereților vasului și-a dezvăluit dorința de a se îndepărta de axă, iar această dorință a arătat o mișcare de rotație adevărată în creștere treptată a apei, iar când a devenit cea mai mare, apa s-a depus în repaus în raport cu vasul. Astfel, această aspirație nu depinde de mișcarea apei în raport cu corpul înconjurător, prin urmare, este imposibil să se determine adevărata mișcare de rotație a corpului din astfel de mișcări. Adevărata mișcare circulară a oricărui corp nu poate fi decât una în deplină concordanță cu forța aspirației acestuia din axă, mișcări relative, în funcție de ceea ce se referă, corpul poate avea un număr infinit; dar independent de aceste relaţii, aceste mişcări nu sunt deloc însoţite de manifestări adevărate, decât dacă acest corp are, pe lângă aceste relative, singura mişcare adevărată care s-a spus.

Ernst Mach a negat existența mișcării absolute și a dat o explicație a experienței reale pe baza principiului numit după el.

Experiența lui Newton cu un vas de apă rotativ arată doar că rotația relativă a apei față de pereții vasului nu evocă forțe centrifuge vizibile, ci că acestea din urmă sunt evocate de rotația relativă în raport cu masa vasului. pământul și restul corpurilor cerești. Nimeni nu poate spune cum ar fi procedat experimentul dacă pereții vasului ar fi devenit mai groși și mai masivi, până când în cele din urmă au avut o grosime de câteva mile.

Conform principiului echivalenței , care stă la baza teoriei generale a relativității a lui Albert Einstein , forțele gravitației sunt echivalente cu forțele de inerție care apar atunci când se trece de la un cadru de referință inerțial la unul neinerțial. Astfel, forțele gravitaționale care acționează într-un anumit punct în spațiu-timp pot fi întotdeauna eliminate prin trecerea la un cadru de referință inerțial. Cu toate acestea, eliminarea forțelor gravitaționale în întregul spațiu-timp real este imposibilă, deoarece într-un spațiu-timp curbat sistemele de referință pot fi doar inerțiale local.

O explicație

În „Teoria câmpului” au explicat Lev Landau și Evgeny Lifshits .

Luați în considerare două cadre de referință, dintre care unul ( ) este inerțial, iar celălalt ( ) se rotește uniform în jurul unei axe comune . Un cerc în planul sistemului (centrat la origine) poate fi considerat și un cerc în planul sistemului . Măsurând circumferința și diametrul acesteia cu o bară de scară în sistem , obținem valori al căror raport este egal cu π, în conformitate cu geometria euclidiană din cadrul de referință inerțial. Acum lăsați măsurarea să se facă cu un fix relativ la scară. Observând acest proces din sistem , constatăm că scara aplicată de-a lungul cercului suferă o contracție Lorentz, în timp ce scara aplicată radial nu se modifică. Prin urmare, este clar că raportul dintre circumferința unui cerc și diametrul său, obținut ca urmare a unei astfel de măsurători, va fi mai mare decât π. $K$ $K'$ $K$ $z$ $X y$ $K$ $x'y'$ $K'$ $K$ $K'$ $K$

Vezi și

Note

↑ Green B. Fabric of the Cosmos: Space, Time and Texture of Reality : Editura: Librokom, 2009 608 s ISBN 978-5-397-00001-7 .

Literatură

Isaac Newton . Principii matematice ale filosofiei naturale. Traducere din latină și note de A. N. Krylov. M.: Nauka, 1989. 688 p. ISBN 5-02-000747-1 . Seria: Clasici ale științei.
E. Mach . Mecanica . Eseu istoric și critic. - Izhevsk 2000. 456 p.
Landau L. D. , Lifshits E. M. Teoria câmpului. - Ediția a 8-a, stereotip. — M .: Fizmatlit , 2001. — 534 p. - (" Fizica teoretică ", Volumul II). — ISBN 5-9221-0056-4 .