Hitausvoima

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Fysiikasta on jätetty pois käsitteet hitausvoima ja keskipakovoima. Kyseisiä voimia ei kuulemma ole olemassakaan tai hieman lievennettynä niitä ei tarvita. Tarvita missä? Ainahan voidaan laskutehtävissä jokin suure eliminoida tai korvata jollain lausekkeella mutta kyseiset käsitteet ovat mielestäni helpottamassa tiettyjen ilmiöiden havainnollistamista ja ymmärtämistä.
Jo voiman yksikön, Newtonin, määrittelyssä on hitausvoima mukana. Voima, joka antaa 1 kg massalle kiihtyvyyden 1 m/s^2. Tuohon kiihdytykseen tarvitaan voima koska massan hitaus vastustaa kiihdytystä. Tämä vastustus havaitaan voimavaikutuksena joka on vastakkainen kiihdyttävälle voimalle. Koska se perustuu massan hitauteen on loogista nimittää sitä hitausvoimaksi. Tällainen nimike on aiemmin ollut käytössä mutta joku pätemisen tarpeessa ollut fyysikko on keksinyt ettei hitausvoimaa tarvita ja niin sen käyttö on sitten ollut kiellettynä.
Otetaan esimerkikisi vasara, jolla näppärästi saadaan naula isketyksi lautaan. Yritäpä painaa naula pekalolla lautaan niin huomaat siihen tarvittavan melkoisen voiman. Tarvittava voima syntyy vasaran massan hitausvoimasta kun vasaran liike naulan kantaan törmätessään äkisti hidastuu. Ilmiö on analoginen sähkömagneettisen kelan virralle, joka äkisti pysähtyy virran katkaisussa ja syntyy korkea jännite. Syntyy induktioilmiön kautta jännite, joka siis vastaa vasaran hitausvoimaa. Ei kukaan ole kyseenalaistanut indusoitunutta jännitettä, miksi siis hitausvoima joka on sille analoginen vastine.

Sivut

Kommentit (464)

Vierailija
korant
Otetaan esimerkikisi vasara, jolla näppärästi saadaan naula isketyksi lautaan. Yritäpä painaa naula pekalolla lautaan niin huomaat siihen tarvittavan melkoisen voiman. Tarvittava voima syntyy vasaran massan hitausvoimasta kun vasaran liike naulan kantaan törmätessään äkisti hidastuu.



Eikös tämä mene niin, että F=ma, eli vasaralla on kiihtyvä nopeus ja I=Fdt ja sitten se voima hidastuu ajassa t, saadaan impulssi. Ei ole tarvinnut peruskoulun jälkeen näitä mekaniikan kaavoja. Toki jokainen saa laskea niin vaikeasti, kuin vain haluaa.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Kyllä kai hitausvoimat ovat käytössä fysiikassa. Keskipakoisvoima ja coriolisvoima ovat sellaisia. Niitä otetaan käyttöön tarpeen mukaan, jos lasketaan jossain muussa kuin inertiaalikoordinaatistossa.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

H
Seuraa 
Viestejä2622
Liittynyt16.3.2005
korant
Fysiikasta on jätetty pois käsitteet hitausvoima ja keskipakovoima.

Tuskin sentään. Hitausvoima on keskeinen käsite dynamiikassa ja keskipakovoima on kappaleen suunnan muutoksesta (uran kaarevuudesta) johtuva hitausvoima. Jostain syystä jotkut eivät halua ko. käsitettä käyttää, mutta käyttävät kuitenkin keskeiskiihtyvyyden kautta.

Vierailija

Fysiikassa halutaan ilmeisesti tehdä selväksi, että ne ovat näennäisiä voimia. Ne "havaitaan" ainoastaan kiihtyvässä liikkeessä olevassa koordinaatistossa, kuten bosoni jo sanoikin.

Esimerkiksi kun bussi lähtee liikkeelle, niin ei mikään voima vedä sinua taaksepäin. Kun ballistinen raketti lentää etelä-pohjois suunnassa, niin mikään voima ei työnnä sitä itä-länsisuunnassa pois radaltaan. "Vääristyneessä" koordinaatistossa se kuitenkin saattaa vaikuttaa siltä.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
bosoni
Kyllä kai hitausvoimat ovat käytössä fysiikassa. Keskipakoisvoima ja coriolisvoima ovat sellaisia. Niitä otetaan käyttöön tarpeen mukaan, jos lasketaan jossain muussa kuin inertiaalikoordinaatistossa.

Corioilisvoimassahan ei edes esiinny mitään voimaa, joka pakottaisi kappaleen liiketilan muutokseen, se siis ei ole hitausvoima. Siinähän pelkästään havaitsija itse on kiihtyvässä koordinaatistossa, jolloin kappale johon ei vaikuta mikään voimaa, näyttää olevan kiihtyvässä liikkeessä.

Keskipakoisvoimassa kappale sitä vastoin aiheuttaa voiman tarpeen juuri hitaudestaan johtuen, olkoonkin että se voima onkin sitten keskeisvoima (tarkemmin keskihakuisvoima) joka kaareuttaa kappaleen rataa.

Coriolisvoima on tässä mielestäni puhtaasti näennäinen, keskipakoisvoiman johtuessa hitaudesta. Coriolisvoima ei johdu hitaudesta, koska mikään ei yritäkään muuttaa kappaleen kulkua.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
David
Corioilisvoimassahan ei edes esiinny mitään voimaa, joka pakottaisi kappaleen liiketilan muutokseen, se siis ei ole hitausvoima. Siinähän pelkästään havaitsija itse on kiihtyvässä koordinaatistossa, jolloin kappale johon ei vaikuta mikään voimaa, näyttää olevan kiihtyvässä liikkeessä.



No niin, aivan. Paitsi että se on nimenomaan hitausvoima.


Keskipakoisvoimassa kappale sitä vastoin aiheuttaa voiman tarpeen juuri hitaudestaan johtuen, olkoonkin että se voima onkin sitten keskeisvoima (tarkemmin keskihakuisvoima) joka kaareuttaa kappaleen rataa.



Vai olisikohan se sittenkin juuri kuten Coriolisvoiman tapauksessa, eli koordinaatisto on kiihtyvässä liikkeessä, ja kappaleen hitaudesta johtuen se ei halua kiihtyä koordinaatiston mukana => Kiihtyvässä koordinaatistossa näyttää siltä, että jokin pirullinen voima repii kappaletta pyörimissäteen suuntaan.

Coriolisvoima on tässä mielestäni puhtaasti näennäinen, keskipakoisvoiman johtuessa hitaudesta. Coriolisvoima ei johdu hitaudesta, koska mikään ei yritäkään muuttaa kappaleen kulkua.



Kumpikin johtuu yhtä paljon hitaudesta. Näyttää siltä, että ehkä joskus siitä keskipakoisvoima välttelystä voi olla hyötyä väärinkäsitysten välttämiseksi.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

Mukava kuulla että joidenkin mielestä hitausvoima on käytössä. Olen myös kuullut perusteluja hitauvoiman näennäisyydestä, ettei se voi olla todellinen voima koska sillä ei ole vastavoimaa. Mielestäni hitausvoima itsessään on juuri vastavoima, joka vastustaa kappaletta kiihdyttävää voimaa. Koska hitausvoima on kiihtyvyyden ja massan tulo, se tietenkin esiintyy vain silloin kun kappale on kiihtyvässä liikkeessä. Eihän sitä sillä perusteella voi luokitella näennäiseksi. Otetaan esimerkikisi vaikka ruuvipuristimen puristusvoima joka ymmärtääkseni on varsin todellinen voima mutta esiintyy vain jos ruuvia ensin kiristetään.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
bosoni
David
Corioilisvoimassahan ei edes esiinny mitään voimaa, joka pakottaisi kappaleen liiketilan muutokseen, se siis ei ole hitausvoima. Siinähän pelkästään havaitsija itse on kiihtyvässä koordinaatistossa, jolloin kappale johon ei vaikuta mikään voimaa, näyttää olevan kiihtyvässä liikkeessä.



No niin, aivan. Paitsi että se on nimenomaan hitausvoima.


Eihän ole, sehän johtuu siitä että kulmanopeuden pysyessä vakiona, säteen suunnassa etäisyyden kasvaessa kehänopeus suurenee, kun sitä vastoin kehänopeus lähtöpisteessä on pieni pysyen liikkeelle lähteneessä kappaleessa muuttumattomana yksinkertaisesti siitä syystä että mikään ei vaikuta jo liikkeelle lähteneeseen kappaleeseen - eihän siinä hitausvoimalla sinällään ole mitään merkitystä, vaan pelkästään liiketilan sälilyminen on selittävänä tekijänä.

Sitä vastoin keskipakoisvoiman ollessa kyseessä kappale pyrkii vastustamaan liiketilan muutosta. Keskipakoisvoimahan on yhtä suuri mutta vastakkaismerkkinen kuin keskihakuisvoimakin. Coriloisvoimalla ei ole vastavoimaa llainkaan, kun se ei ole voiman luonteinen ensinkään.

Erohan on jo lähtökohtaisesti siinäkin, että toisessa tapauksessa on fyysinen kytkös (naru tai vetovoima tmv.) systeemin objektien välillä ja toisessa tapauksessa ei.

Edit: Tarkennus:
Siisi tottakai tapauksessa jossa coriolisilmiö aiheuttaa voiman silloin kun säteen suunnassa kulkeva obkjekti pakotetaan suoraviivaiselle säteensuuntaiselle kulkureitille, ilmenee hitausvoima joka vastustaa pyörimisliikkeen säilymistä tai kääntäen kiihdyttää säteen suunnassa liikkuvan kappaleen kehänopeutta.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

David, koita olla tekemättä yksinkertaisesta asiasta hankalaa.

Sekä Coriolisvoima, että keskipakoisvoima johdetaan tarkastelemalla koordinaatiston pisteiden kiihtyvyyttä. Siten siirtymällä siihen kiihtyvään koordinaatistoon, kappaleisiin näyttää vaikuttavan voimia, jotka aiheutuvat siitä, että kappaleiden hitaus pyrkii estämään kappaleita kiihtymästä koordinaatiston mukana.

Kappale voi olla täysin vapaa, jolloin pyörivässä koordinaatistossa edelleen näkyy sekä Coriolisvoiman että keskipakoisvoiman vaikutus ilman mitää keinotekoisia rajanvetoja "fyysisiin kytkentöihin" yms. höpön höpöjä.

Jos taas kappaleet eivät ole vapaita, vaan estetään kappaleen kulku Coriolisvoiman suuntaan tai keskipakoisvoiman suuntaan, niin silloin joudutaan käyttämään voimaa vastaava määrä.

Samanlaisia näennäisvoimia kumpikin, eikä niillä ole mitään periaatteellista eroa. Lisäksi tulee vielä vastaavanlaisia voimia lisäksi, jos koordinaatiston pyöriminen on muuttuvaa, tai koordinaatiston origo laitetaan kiihtymään.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Jeps, ehdinkin jo tarkentamaan asiaa. Otin huomioon vain sen maapallon pyörimisestä johtuvan vapaan kappaleen näkökulmasta tuohon coriolisilmiöön. On toki selvää, että tilanteita pitää tarkastella yhdenmukaisista lähtökodista. Siis joko niin, että voimat esiintyvät (kytkös on olemassa) tai niin että kiihtyvyttää vain näyttää olevan (kytköstä ei ole olemassa).

Se että onko kytkös vai ei, ei kylläkään ole mitään höpön höpöä, vaan kytkös on edellytys voiman olemassaololle (tai vaihtoehtoisesti voima tai aika-avaruuden kaareutuminen ihan miten vaan - on olemassa ja rata määräytyy sen mukaan, kuten satelliitissa), näennäiskiihtyvyydet on asia erkiseen, silloin kytköstä ei ole.

Näennäiskiihtyvyyttä vain ei mielestäni voi millään perusteella kutsua voimaksi. Voima kyllä vaikuttaa, mutta siinä tapauksessa havaitsijaan itseensä. Kappaleeseen vaikuttavaa voimaa ei silloin ole olemassakaan.

Vierailija
msdos464
Fysiikassa halutaan ilmeisesti tehdä selväksi, että ne ovat näennäisiä voimia. Ne "havaitaan" ainoastaan kiihtyvässä liikkeessä olevassa koordinaatistossa, kuten bosoni jo sanoikin.

Esimerkiksi kun bussi lähtee liikkeelle, niin ei mikään voima vedä sinua taaksepäin.




Gravitaatiovoima nyt kuitekin on todellinen voima, joka vetää tai painaa jalkasi lattiaa vasten. Entäpä kun olet kiihtyvässä raketissa, jonka kiihtyvyys a on sama kuin painovoiman kiihtyvyys g. Oletetaan että seisot raketin lattialla ja kiihtyvyys on kohtisuorassa lattiaa vastaan. Et voi mitenkään erottaa hitausvoimaa painovoimasta jos et tietäisi olevasi kiihtyvässä raketissa. Kuinka sitten tämä hitauvoima olisi näennäinen. Kuinka voisit tässä tapauksessa väittää, ettei mikään voima paina sinua lattiaa vasten.

Vierailija

Näennäisistä voimista vielä. Miten näennäinen voima voi kumota todellisen voiman? Jos olet maata kiertävässä satelliitissa niin tunnet olevasi painottomassa tilassa koska keskipakovoima kumoaa painovoiman. Mielestäni tällöin ei kekipakovoima voi olla mikään näenäinen vaan yhtä todellinen kuin painovoimakin.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
David
Näennäiskiihtyvyyttä vain ei mielestäni voi millään perusteella kutsua voimaksi. Voima kyllä vaikuttaa, mutta siinä tapauksessa havaitsijaan itseensä. Kappaleeseen vaikuttavaa voimaa ei silloin ole olemassakaan.



Havaitsijaa ei varmaan tähän tarvitse sotkea. Eihän esimerkiksi nuo mainitut voimat vaikuta origossa.

En viitsi pidempään näinkin tärkeästä asiasta jankata. Jos otetaan nuo mainitut voimat käyttöön, niin silloin ollaan tekemisissä ei-inertiaalisten koordinaatistojen kanssa. Silloin tarvitaan nuo näennäisvoimat, jotta voidaan edelleen käyttää tavallisia liikeyhtälöitä!

Vaikka nuo voimat ovat näennäisiä siinä mielessä, että ne aiheutuvat koordinaatiston valinnasta, niin yleinen käytäntö on nimittää näitä (näennäis)voimiksi. Ei siinä sen ihmeempää. Jos haluat poiketa käytännöstä, niin saat tehdä sen minun puolestani. Ei siitä tarvitse mielipideasiaa tehdä.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
korant
Näennäisistä voimista vielä. Miten näennäinen voima voi kumota todellisen voiman? Jos olet maata kiertävässä satelliitissa niin tunnet olevasi painottomassa tilassa koska keskipakovoima kumoaa painovoiman. Mielestäni tällöin ei kekipakovoima voi olla mikään näenäinen vaan yhtä todellinen kuin painovoimakin.

Jos keskipakovoima kumoaisi painovoiman, etenisi alaus suoraan. Painovoima nimenomaan saa aikaan sen radan kaareutumisen. Normaalimekaniikassa vastavoima syntyy siitä, että rata on pakotettu kaarevaksi. Toisekseen painovoima vaikuttaa kaikkiin massallisiin hiukkasiin, jolloin mitään voiman tunnetta ei synny, kun hiukkasten keskinäisiä poikkeamin systeemin piirissä ei tapahdu.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
korant
Näennäisistä voimista vielä. Miten näennäinen voima voi kumota todellisen voiman? Jos olet maata kiertävässä satelliitissa niin tunnet olevasi painottomassa tilassa koska keskipakovoima kumoaa painovoiman.



Silloin tarkastelet asiaa siellä satelliitin (avaruusaseman) koordinaatistossa, jossa nuo näennäisvoimat esiintyy. Keskipakoisvoima on silloin yhtä suuri kuin painovoima, joten leijuva astronautti ei kiihdy mihinkään suuntaan.

Toisin on jos tarkastelet asiaa inertiaalikoordinaatistosta. Silloin astronauttiin vaikuttaa painovoima, joka pitää astronautin ympyräradalla, ja se siis on kiihtyvässä liikkeessä.(eikä keskipakoisvoimaa ole ensinkään)

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat