Вопрос по физике

[Tуфелька]

Меня мучает вопрос, объясните доступно, если можно так сказать.
Сила гравитации земли действует на космический корабль, т.е. он летает на орбите и не падает благодаря двигателям, так я понимаю? Почему же внутри корабля создаются условия невесомости и та же самая энергия притяжения не действует на летающие ложки-вилки? Спасибо.

[Parfen]

Он не падает от того, что на самом деле постоянно падает, но из-за круглости Земли постоянно промахивается. 

[dims]

Сила гравитации земли действует на космический корабль, т.е. он летает на орбите и не падает благодаря двигателям, так я понимаю?

Нет! Он летает по инерции, как будто на невидимой резиночке (невидимая резиночка -- это гравитация). То есть, когда корабль уже на орбите, то у него двигатели выключены. Они работают, только когда корабль взлетает на орбиту (растягивает резиночку).

Невесомость возникает потому, что гравитация-резиночка как бы привязана ко всем предметам внутри корабля одинаково. Не только ко всем предметам, но даже ко всем клеточкам человеческих тел или атомам. И, когда она заставляет весь корабль заворачивать по кругу, то все предметы внутри корабля она тоже заставляет поворачивать по тому же кругу. Из-за этого, относительно корабля, все предметы никуда не стремятся и им кажется, что они в невесомости. Космонавты тоже не чувствуют никакой силы, потому что она одинаково тянет все клетки их тел и корабль тоже. Они не замечают ни тяги, ни какого-то смещения (если только сами не оттолкнутся от стены).

[Tуфелька]

Спасибо огромное, конечно надо этот процесс как-то представить, чтобы понять до конца. Ну хотя бы больше не мучаюсь над этим вопросом.

[Solar fox]

Сила гравитации земли действует на космический корабль, т.е. он летает на орбите и не падает благодаря двигателям, так я понимаю?

Нет, у космического корабля находящегося на орбите двигатели выключены. Он просто летает по орбите вокруг Земли. Почему он не падает на Землю? Да потому что на корабль действуют одновременно две силы. С одной стороны - сила гравитации Земли, которая притягивет корабль к Земле, с другой стороны -  цетнробежная сила, возникающая в результате вращения корабля вокруг Земли, которая "отталкивает" его от Земли. Обе эти силы уравновешивают друг друга, в результате чего корабль и не падает на землю, и не удаляется от неё. И поскольку обе эти силы воздействуют на корабль одинаково, то есть - ни одна из этих сил не преобладает над другой, то на корабле образуется невесомость.

[serega2007]

Нет центробежной силы . Кто или что ее создает ?
На корабль в системе Земля - корабль на корабль действует только сила притяжения Земли , которая изгибает траекторию корабля и без которой он двигался бы прямолинейно и равномерно .             Серега .

[Solar fox]

Спасибо огромное, конечно надо этот процесс как-то представить, чтобы понять до конца.

Возьмите в две руки ведра с водой, а начните вращаться вокруг своей оси. Чем быстрее вы будете вращаться вокруг собственной оси, тем выше будут подниматься ваши руки, и вы начнете чувствовать, что ведра с водой растаскивают ваши руки в сторону. При этом вы можете раскрутиться очень сильно, и ваши руки примут горизонтальное положение, а ведра будут стремится вырваться из ваших рук. При этом вы заметите, что вода из ведер не выливается, несмотря на то, что ведра находятся в горизонтальном положении. Это происходит потому, что на ведра с водой воздействует центробежная сила. И чем быстрее вы крутитесь, тем выше будет эта сила, то есть - тем труднее вам будет удержать ведра в руках. То же самое с космическим кораблем. Чем быстрее он крутится вокруг Земли, тем сильнее ему хочется оторваться от Земли и улететь в космос, преодолев Земное притяжение. Поэтому космические корабли и всякие спутники вращаются вокруг Земли со строго определенной скоростью, рассчитанной так, что бы спутник и не падал на землю и не улетал от ней (не сходил с орбиты). Для посадки космических кораблей используют тормозные двигатели. Когда эти двигатели включаются, корабль замедляет свое вращение по орбите земли, в результате чего его центробежная сила уменьшается, и начинает уступать притяжению Земли. Корабль начинает потихоньку опускаться с орбиты и постепенно входит в верхние слои атмосферы где он тормозится ещё больше и в итоге, через определенное время, мы наблюдаем его посадку.  

[Solar fox]

На корабль в системе Земля - корабль на корабль действует только сила притяжения Земли.

Тогда зачем мы разгоняем спутники, зачем нужны вторая или третья космические скорости?

[serega2007]

Спутники разгоняем до скорости при которой сила необходимая для искривления траектории была бы равна силе притяжения на заданой высоте .
Со второй и т.д. скоростями она превосходит притяжение .
         Ну а с ведрами разберемся позже .                                  Серега .

[AAV]

Состояние невесомости наступает при условиях, когда действие гравитации не компенсируется силой, называемой в классической физике «реакцией опоры».
Если тело покоится в поле тяжести Земли на горизонтальной плоскости, то на него действуют сила тяжести и направленная в противоположную сторону реакция плоскости, в результате чего возникают взаимные давления частиц тела друг на друга. Человеческий организм воспринимает такие давления как ощущение весомости. Аналогичный результат имеет место для тела, которое находится в лифте, движущемся по вертикали вниз с ускорением a ^¹ g, где g - ускорение свободного падения. Но при а = g тело (все его частицы) и лифт совершают свободное падение и никаких взаимных давлений друг на друга не оказывают; в результате здесь имеет место явление невесомости. При этом на все частицы тела, находящегося в состоянии невесомости , силы тяжести действуют, но нет внешних сил, приложенных к поверхности тела (реакций опоры), которые могли бы вызвать взаимные давления частиц друг на друга. Подобное же явление наблюдается для тел, помещенных в искусственном спутнике Земли (или космическом корабле); эти тела и все их частицы, получив вместе со спутником соответствующую начальную скорость, движутся под действием сил тяготения вдоль своих орбит с равными ускорениями, как свободные, не оказывая взаимных давлений друг на друга, т. е. находятся в состоянии невесомости.
Состояние невесомости в космическом корабле создается, поскольку его движение по орбите представляет собой непрерывное свободное падение.

[serega2007]

AAV ! Согласен , но зачем ВЫ упомянули в предпоследней строке несуществующую силу ?
Solar fox ! Теперь о ведрах . Заполучить ведром по голове да еще с водой желающих нет , чай не одеяло и никто на себя тянуть ведро ВАШЕ не будет .
ВЫ сами создаете пару сил раскручивая ведро , равнодействующая которых направлена вперед по ходу ведра и вверх . Вот и все .                             
                                               Спасибо .                                Серега .

[ivanoviktor]

Уважаемый SolarFox! Не нужно усложнять задачу. На космический аппарат действует ОДНА сила - сила тяжести. Центростремительную силу вводят только при рассмотрении неинерциальных систем отсчета. То есть, если мы возьмем систему, которая вращается вместе со спутником, ведром и т. п., то, для того, чтобы выполнялись законы Ньютона (они сформулированы для инерциальных систем), потребуется ввести дополнительную силу.

[Solar fox]

Уважаемый SolarFox! Не нужно усложнять задачу. На космический аппарат действует ОДНА сила - сила тяжести.

Тогда  я не понимаю, почему планеты не падают на солнце! Ведь если мы остановим круговое (орбитальное) движение планеты, то она устремится прямо на Солнце, потому что на нее будет действовать только сила притяжения Солнца, и никакая другая сила ей противостоять не будет.

[serega2007]

Так и упали бы . Как падуют ( снижаются ) спутники , согласно ВАШЕМУ же об,яснению .               Серега .

[Solar fox]

Так я о чем и говорил выше, что действует центробежная сила, которая противонаправлена силе притяжения планеты или Солнца, а Вы говорили сначала, что нет такой силы, а теперь соглашаетесь со мной.

[Дмитрий Чулков]

На космический аппарат действует одна сила тяжести. Она создаёт ускорение, направленное к центру Земли. Поскольку спутник имеет некую начальную скорость, направленную горизонтально, получается, что силы тяжести постоянно стремится развернуть траекторию спутника в сторону Земли. Вот и получается движение по окружности.

[serega2007]

Solar fox ! Ну нема ее . Давай у Димы спросим , у него наверняка еще не сложились  " стереотипы и предвзятости " . Серега .

[Solar fox]

На космический аппарат действует одна сила тяжести. Она создаёт ускорение, направленное к центру Земли. Поскольку спутник имеет некую начальную скорость, направленную горизонтально, получается, что силы тяжести постоянно стремится развернуть траекторию спутника в сторону Земли. Вот и получается движение по окружности.

Вот, я не понимаю, как на космческий аппрат дествует лишь одна сила тяжести?  Давайте разберемся. Если КА не движется по орбите вокруг Земли, то под воздействием силы тяжести он сразу упадет на Землю. Это понятно. Тепер другой момент, который мне непонятен.

Поскольку спутник имеет некую начальную скорость, направленную горизонтально, получается, что силы тяжести постоянно стремится развернуть траекторию спутника в сторону Земли. Вот и получается движение по окружности.

Вот тут должна работать или цетробежная сила, или же, спутник упадет на землю по спирали. Мне понятно, что Земля стремится развернуть траекторию спутника в свою сторону (вниз к Земле), но мне непонятно, какая сила мешает спутнику упасть, то есть, противодействует падению!!!!!  Это может быть только центробежная сила, потому что никаких других сил, мешающих спутнику упасть по спирали, мы не наблюдаем.  Могу задать встречные вопрос:  а если нам надо будет вернуть спутник на Землю, что мы в этом случаем должны ссделать? Мы должны понизить его скорость на орбите? А что мы должны сделать для того, чтобы спутник ушел с орбиты Земли и улетел в космос? Мы должны повысить скорость его вращения на орбите? Если я рассуждаю правильно, то мы имеем дело с центробежной силой, потому в случае увеличения скорости спутника на орбите, только центробежная сила способна "оторвать" его с околоземной орбиты и увести в космос. Если я не прав, поправьте меня. Только обясните, за счет какой силы спутник не падает на Землю.

[Stepa]

Только один встречный вопрос - за счет какой силы бильярдный шар после удара катится дальше?

[dims]

Вот, я не понимаю, как на космческий аппрат дествует лишь одна сила тяжести? 

Смотря в какой системе отсчёта.

В инерциальной системе отсчёта, с центром в Земле, когда у корабля выключены двигатели, на него действует только одна сила -- сила тяжести. Независимо от того, по какой траектории он в итоге летит. То ли он падает на Землю, то ли летит по околоземной орбите, то ли летит мимо про пролётной траектории.

Эта сила тяжести называется "центростремительной" силой, потому что она стремится притянуть корабль к центру. Наиболее точна аналогия с резиночкой. Только резиночка тянет тем сильнее, чем сильнее её растянуть, а гравитация наоборот, чем сильнее её растянуть, тем слабее она тянет. То есть, гравитация аналогично резиночке из особой резины, которая теряет свои упругие свойства по мере растяжения.

Спутник вертится вокруг Земли точно так же, как грузик вертелся бы на резиночке, если бы мы его раскрутили.

Если КА не движется по орбите вокруг Земли, то под воздействием силы тяжести он сразу упадет на Землю.

Вовсе нет! Он может пролетать мимо Н-й космической скоростью. И тогда он на землю не упадёт, а просто слегка искривит траекторию и улетит в бесконечность. Но и в этом случае единственная сила, которая будет на него действовать -- это сила притяжения Земли.

Вот тут должна работать или цетробежная сила, или же, спутник упадет на землю по спирали.

Откуда Вы знаете, что по спирали? Это можно выяснить только с помощью расчётов. А расчёты показывают, что свойства резиночки таковы, что траектории могут быть только 4-х видов: круговые, эллиптические, параболические и гиперболические. Вертикальное падение на планету есть частный случай движения по эллиптической орбите, когда эллипс полностью сплюснут. Если бы планета была бы точкой или в ней был бы колодец и не было бы сопротивления воздуха (то есть, если бы телу ничего не мешало бы), то вертикально-падающее тело тоже бы качалось туда-сюда вечно.

Мне понятно, что Земля стремится развернуть траекторию спутника в свою сторону (вниз к Земле), но мне непонятно, какая сила мешает спутнику упасть, то есть, противодействует падению!!!!!

Нет никакого противодействия падению. Нет такого закона, что тела стремятся упасть! Есть 1-й закон Ньютона, который говорит, что единственное неотъемлемое стремление тел -- это двигаться равномерно и прямолинейно. Только для отклонение от этого поведения нужны сила. В данном случае, сила тяжести мешает спутнику лететь прямо, как он сам хотел бы и заворачивает его траекторию.

Могу задать встречные вопрос:  а если нам надо будет вернуть спутник на Землю, что мы в этом случаем должны ссделать?

Мы должны будем включить двигатели и, при помощи реактивной силы, изменить траекторию спутника так, чтобы она пересекалась с траекторией Земли.

Мы должны понизить его скорость на орбите? А что мы должны сделать для того, чтобы спутник ушел с орбиты Земли и улетел в космос? Мы должны повысить скорость его вращения на орбите? Если я рассуждаю правильно, то мы имеем дело с центробежной силой, потому в случае увеличения скорости спутника на орбите, только центробежная сила способна "оторвать" его с околоземной орбиты и увести в космос. Если я не прав, поправьте меня.

Ваша ошибка в том, что Вы смешиваете две точки зрения.

Первая точка зрения называется "система отсчёта, связанная с Землёй". В этой точки зрения центробежных сил не бывает никогда, так как это инерциальная система отсчёта. С этой точки зрения, спутник вертится вокруг Земли по инерции на верёвочке. Единственная сила -- это сила верёвочки.

Вторая точка зрения называется "система отсчёта, связанная с отрезком Земля-спутник". Эта система отсчёта вращается относительно первой системы отсчёта. В этой системе отсчёта Земля покоится в центра, а спутник ПОКОИТСЯ на некотором расстоянии от Земли. Вот эта система отсчёта НЕ-инерциальна, то есть, в ней есть силы инерции, к которым относится и центробежная сила. В этой системе отсчёта можно спросить: почему спутник не падает на Землю, а НЕПОДВИЖНО висит над ней на высоте, скажем, 300 километров? Ведь на него действует сила тяжести! И вот тут правильный ответ будет: потому что силе тяжести противодействует центробежная сила, связанная с вращением системы отсчёта.

Наше воображение слишком мобильно и с лёкгость перескакивает между этими двумя точками зрения. А порой даже их смешивает. В физике надо рассуждать строго и строго следить, из какой системы отсчёта мы описываем ситуацию.

Только обясните, за счет какой силы спутник не падает на Землю.

А за счёт какой силы звезда Альфа Центавра не падает на Землю?