Moro! Jos autolla ajetaan 80km/h, istun etupenkillä ja heitän kiven suoraan ylöspäin, sehän tulee takaisin syliini, mutta jos istun samalla kohdalla auton katolla, samassa vauhdissa, heitän saman kiven uudestaan ylöspäin, palautuuko se takaisin syliini?
(kivi on sen painoinen ettei ilmavirta sitä heittele)
Laittakaapas teidän näkökulmia ja perusteluja!
Kiitos paljon etukäteen!
(kivi on sen painoinen ettei ilmavirta sitä heittele)
Laittakaapas teidän näkökulmia ja perusteluja!
Kiitos paljon etukäteen!
Vastaukset 8
Vanhimmat
Jos ilmavirtaa ei oteta
Takaisin syliin se putoaa, jos ei mitään hidastavaa tekijää ole.
Katolta heitettäessä ilmanvastuksen synnyttämä voima antaa kivelle kiityvyyttä sen ollessa "lennossa". Mitä kauemmin kivi on lennossa ( mitä ylemmäksi heitetään), sitä suurempi on sen nopeuskomponentti ajosuunnalle vastakkaiseen suuntaan eikä kivi enää putoa takaisin syliin vaan "putoaa kyydistä".
Auton sisällä oleva ilma liikkuu samalla nopeudella kuin auto, kivi ja heittäjä. Tällöin ilmanvastuksen synnyttämää voimaa ei ole.
Ilmanvastusvoima on aina kun kappale kulkee ilmassa. On kokonaan toinen asia otetaanko se huomioon vai ei.
Auton sisällä auto, ilma ja heittäjä kulkevat samalla nopeudella, mutta kivi ei todellakaan kulje silloin kun sitä heitetään!
Sisällä heitettäessä sivusuuntaan vaikuttavaa ilmanvastusvoimaa ei ole.
Ei jaksa saivarrella taas itsestään selvässä asiassa.
Teoriassa ei, vaikkei ilmanvastusta otettaisikaan huomioon, mutta käytännön heittovauhdeilla ero on silloin niin pieni ettei sitä tarvitse ottaa huomioon.
Mutta jos heittovauhtia olisi tarpeeksi paljon, eikä ilmanvastusta olisi, niin kiven liikemäärän momentti säilyisi heiton aikana, mistä seuraa että mitä kauempana kivi käy maapallon pyörimisakselista, sitä hitaampi ratavauhti sillä on. Tällöin se jää jälkeen maanpintaan verrattuna, kuten myös siihen maanpinnan suhteen vakiovauhdilla etenevään autoon nähden.
Toinen teoreettinen ero muodostuu siitä miten määrittelet käsitteen pystysuoraan?
Jos heittopaikka ei ole päiväntasaajalla eikä pohjois- tai etelänavalla, niin gravitaation suunta poikkeaa putoamiskiihtyvyyden suunnasta, koska maapallo pyöri iakselinsa ympäri. Putoamiskiihtyvyys kun määritellään ottamalla huomioon gravitaatiokiihtyvyyden lisäksi myös maanpinnan suhteen paikallaan olevan pyörivän koordinaatiston näennäisvoima, eli keskipakovoima. Ero on sentään yli yhden asteen suurimmassa osassa maapallon pinta-alaa.
Heitätkö kiven siis putoamiskiihtyvyyden suuntaa vastaan, vaiko gravitaatiokiihtyvyyden suuntaa vastaan? Kumpi on sinun mielestäsi tarkalleen ylöspäin?
Suurilla nousukorkeuksilla putoamiskiihtyvyyden suunta muuttuu nousun aikana maapallon mukana pyörivässä havaintokoordinaatistossa: eli kappale putoaa ilmanvastuksen puuttuessa kaarevaa rataa sekä keskipakovoiman että coriolisvoiman vaikutuksesta. Inertiaalikoordinaatistossa putoava kappale kiertää myös kaarevaa rataa, tässä tapauksessa elliptistä rataa, kun alkuvauhtia on myös gravitaatioon nähden poikittain. Jos vauhtia on tarpeeksi ei kappale tietystikään edes putoa, vaan poistuu parabeli- tai hyberbolirataa maapallolta.
Ei kai avauksessa ollut ballistiikasta kysymys, kun "auton katolta heitetään kivi".
Kiveen kohdistuu ulkoista voimaa (heitto gravitaatio), joten liikemäärä ei säily vakiona.
Vaakasuuntaisen nopeuden suunnat aiheuttavat kyllä kiven jälkeen jäämistä. ( kivi tangentin suuntaan ja auto ympyrärataa).