Balde de newton
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 1 de febrero de 2021; las comprobaciones requieren 4 ediciones .El cubo de Newton [1] es un experimento físico simple al que se le han dado varias explicaciones basadas en varios conceptos modelo de espacio y tiempo .
Experimento
Este experimento se lleva a cabo en el laboratorio o en casa. Se toma un balde, un poco más de la mitad lleno de agua, se ata una cuerda al mango del balde y se suspende libremente de un trípode.
El cubo se gira 10 veces alrededor del eje vertical, mientras que la cuerda se tuerce, por lo que se acorta un poco. Luego se suelta el balde. Bajo la acción de la gravedad y los momentos elásticos del costado de la cuerda, un cubo de agua girará en dirección opuesta alrededor del mismo eje vertical.
En los momentos iniciales de tiempo cuando soltamos el balde, el agua en el balde está estacionaria, y su superficie libre es horizontal, y el balde comienza a girar. En momentos posteriores, como resultado de la acción de momentos de fuerzas de fricción viscosa , el agua comienza a girar junto con el balde, y la superficie libre del agua toma una forma cóncava: el agua se precipita desde el eje de rotación hacia las paredes del balde, y el nivel del agua cerca de las paredes del balde sube.
Interpretación de los resultados del experimento
- El fundador de la mecánica clásica , Isaac Newton , distinguió entre movimiento relativo y absoluto.
Al principio, cuando el movimiento relativo del agua en el recipiente era mayor, no provocaba en absoluto el deseo de alejarse del eje: el agua no tendía a un círculo y no subía cerca de las paredes del recipiente, pero su superficie permanecía plana y su verdadero movimiento de rotación aún no había comenzado. Luego, cuando el movimiento relativo disminuyó, el ascenso del agua cerca de las paredes del recipiente reveló su deseo de alejarse del eje, y este deseo mostró un verdadero movimiento de rotación del agua que aumentaba gradualmente, y cuando llegó a ser el más grande, el agua se asentó en reposo con respecto al buque. Por lo tanto, esta aspiración no depende del movimiento del agua en relación con el cuerpo que lo rodea, por lo tanto, es imposible determinar el verdadero movimiento de rotación del cuerpo a partir de tales movimientos. El verdadero movimiento circular de cualquier cuerpo puede ser uno solo en plena concordancia con la fuerza de su aspiración del eje, movimientos relativos, según a que se refieran, el cuerpo puede tener un número infinito; pero independientemente de estas relaciones, estos movimientos no van en absoluto acompañados de manifestaciones verdaderas, a menos que este cuerpo tenga, además de estos relativos, el único movimiento verdadero que se ha dicho.
- Ernst Mach negó la existencia del movimiento absoluto y dio una explicación de la experiencia real sobre la base del principio que lleva su nombre.
La experiencia de Newton con un recipiente giratorio de agua solo muestra que la rotación relativa del agua con respecto a las paredes del recipiente no provoca ninguna fuerza centrífuga apreciable, sino que estas últimas son provocadas por la rotación relativa con respecto a la masa del recipiente. la tierra y el resto de los cuerpos celestes. Nadie puede decir cómo habría procedido el experimento si las paredes de la nave se hubieran vuelto más gruesas y macizas, hasta que finalmente alcanzaron varias millas de espesor.
- Según el principio de equivalencia , que subyace en la teoría general de la relatividad de Albert Einstein , las fuerzas de gravedad son equivalentes a las fuerzas de inercia que surgen al pasar de un marco de referencia inercial a uno no inercial. Por tanto, las fuerzas gravitatorias que actúan en un determinado punto del espacio-tiempo siempre pueden eliminarse mediante la transición a un marco de referencia inercial. Sin embargo, la eliminación de las fuerzas gravitatorias en todo el espacio-tiempo real es imposible, ya que en un espacio-tiempo curvo los sistemas de referencia sólo pueden ser inerciales localmente.
En "Teoría de campo" explicaron Lev Landau y Evgeny Lifshits .
Considere dos marcos de referencia, uno de los cuales ( ) es inercial y el otro ( ) gira uniformemente alrededor de un eje común . Una circunferencia en el plano del sistema (con centro en el origen) también se puede considerar como una circunferencia en el plano del sistema . Al medir la circunferencia y su diámetro con una barra de escala en el sistema , obtenemos valores cuya relación es igual a π, de acuerdo con la geometría euclidiana en el marco de referencia inercial. Ahora permita que la medición se haga con un relativo fijo a la escala. Al observar este proceso desde el sistema , encontramos que la escala aplicada a lo largo del círculo sufre una contracción de Lorentz, mientras que la escala aplicada radialmente no cambia. Por lo tanto, está claro que la relación entre la circunferencia de un círculo y su diámetro, obtenida como resultado de tal medida, será mayor que π.
Véase también
Notas
- ↑ Green B. Fabric of the Cosmos: Space, Time and Texture of Reality : Editorial: Librokom, 2009 608 s ISBN 978-5-397-00001-7 .
Literatura
- isaac newton . Principios matemáticos de la filosofía natural. Traducción del latín y notas de A. N. Krylov. M.: Nauka, 1989. 688 págs. ISBN 5-02-000747-1 . Serie: Clásicos de la ciencia.
- E. Mach . mecanica _ Ensayo histórico y crítico. - Izhevsk 2000. 456 p.
- Landau L. D. , Lifshits E. M. Teoría de campos. - 8ª edición, estereotipada. — M .: Fizmatlit , 2001. — 534 p. - (" Física Teórica ", Tomo II). — ISBN 5-9221-0056-4 .