Ускорение и скорость при движении в Солнечной системе

Всем известно, что Земля движется вокруг Солнца по орбите со скоростью 107.218 км/ч.

Кроме того, Земля вращается вокруг своей оси совершая 1 оборот за 24 часа.
При этом скорость движения ее поверхности в районе экватора составляет 1674 км/ч.

И в полночь эта скорость СОВПАДАЕТ со скоростью движения Земли вокруг Солнца.
А значит добавляется к ней.
В итоге суммарная скорость движения человека вокруг Солнца В ПОЛНОЧЬ равна:
108.892 км/ч.
(107.218 + 1.674)

А в полдень наоборот, это движение направлено навстречу движению Земли вокруг Солнца.
Значит эта скорость вычитается, и суммарная скорость движения человека вокруг Солнца равна В ПОЛДЕНЬ равна:
105.544 км/ч
(107.218 — 1.674)

То есть каждые 12 часов (между полуднем и полночью) скорость человека меняется на 3.348 км/ч.

Или грубо на 2,1 м/с каждую минуту.

Этот факт подтверждён в том числе и в учебнике «Занимательная физика (книга 1)» Я.И.Перельмана.

Как человек, находящийся на экваторе, может не чувствовать такого УСКОРЕНИЯ (изменения скорости), причем меняющего направление каждые 12 часов?

Кроме того, есть мировой океан — триллионы тонн воды, которые каждую минуту то ускоряются, то затормаживаются на 2,1 метра в секунду.
Почему это на них никак не отражается?

НО !!!
Ещё более интересная ситуация на МКС.

МКС вместе с Землёй двигается вокруг Солнца.

При этом МКС двигается и вокруг Земли со скоростью 27.700 км/ч.

Каждые 1,5 часа МКС делает полный оборот вокруг Земли.

Раз в 45 минут направление движения МКС полностью совпадает с направлением движения Земли вокруг Солнца (увеличивая скорость МКС вокруг СОЛНЦА на 27.000).

И ровно через 45 минут МКС движется в направлении против движения Земли вокруг Солнца (уменьшая скорость МКС вокруг СОЛНЦА на те же 27.700).

ВОПРОС:
Космонавт на МКС не может не ощущать изменение скорости на 55.400 км/ч каждые 45 минут?
Он обязательно должен чувствовать ускорение 8,76 м/с2 или 0,89g , которое меняет направление на противоположное каждые 45 минут.

Однако, судя по всему, никаких ускорений космонавты не ощущают и находятся в постоянной невесомости.

Какое этому может быть объяснение?

1. Линейная скорость движения экватора не совпадает со скоростью движения Земли вокруг Солнца ни по величине, ни по направлению ни днём, ни ночью – никогда. Поскольку вектора этих скоростей неколлинеарны, то складывать и вычитать их величины для перехода в другую систему отсчёта некорректно (хотя согласен с поправкой ниже в #3, что есть пара дней и пара ночей в году, когда почти коллинеарны и разница скоростей относительно Солнца достигает максимума в 2×1,674×10³ км/ч).
2. Максимальное расчётное ускорение действительно окажется около 2 м/с за минуту. Однако эта величина раз в (исправлено, было сто) пять меньше, чем ускорение теплохода морских линий, пассажиры которого внутри каюты не чувствуют момента отчаливания.
3. А как, по вашему мнению, на океан должно влиять? Ну, ускоряется и замедляется – и что?
4. И какими органами чувств космонавт, считаете, может ощутить это ускорение? Он же действительно вместе со станцией в свободном падении в невесомости, а вокруг пустота.
5. Да и вообще – физические тела чувствуют не ускорение, а действующую силу как меру воздействия. Рассматривайте силы – и всё объяснится.

1. Линейная скорость движения тела на экваторе и линейная скорость движения земли вокруг Солнца совпадают в полдень и в полночь.

В остальное время — да, неколлинеарны.
Однако ничего не мешает складывать неколлинеарные вектора сложного движения тела для определения его абсолютной скорости в пространстве.

2. Не знал что теплоход морских линий за 8 секунд разгоняется с нуля до сотни (100 км/ч). Не каждый автомобиль так может. Ну и пассажиры думаю такой разгон вряд ли не почувствуют...

3. Думаю, если поставить тазик с водой в автомобиль и разогнаться за минуту до скорости 2 м/с и потом за минуту снизить эту скорость до нуля — на воде это хоть как-нибудь должно отразиться.... А на трилионах тонн воды тем более.

4. Ускорение космонавта не 2 м/с за минуту, как у человека на экваторе.
Ускорение космонавта 8,76 м/с2 или 0,89g. Один в один как и ускорение свободного падения на МКС, под действием которого она постоянно «падает» вниз.
Но направление этого ускорения постоянно меняется. За 45 минут ускорение 0.89g ВПЕРЕД превращается в ускорение 0.89g НАЗАД.
Куда девается это ускорение?
Почему оно ни на что не влияет?

5. Сила, придающая ускорение 0.89g о котором я говорю, практически равна силе земного притяжения на МКС (там тоже 0.89g).
Но сила земного притяжения направлена вниз и делает ОГРОМНЫЕ изменения в движении МКС, превращая прямолинейное движение в движение по окружности, то есть практически удерживая 400-тонныую махину на орбите на огромнейшей скорости.
А вот чем занята та сила, о которой говорю я — для меня загадка.
А для Вас?

1. Признаю, я поторопился – иногда направления скоростей и правда совпадают, сделал поправку выше.
2. Тоже признаю свою ошибку в расчёте. Не в сто раз меньше, а лишь в пять (я брал величину для теплохода около 0,015g, т.е. за 8 секунд он разгоняется до 5 км/ч), что также несущественно, т.е. большинство людей не почувствуют.
3. Если в эксперименте с тазиком взять идеально ровную дорогу и идеальный автомобиль, разгоняющийся без рывков, то соглашусь, что даже невооружённым глазом можно будет увидеть слабое волнение. Но в этих модельных условиях ускорение и сила инерции направлены горизонтально, т.е. вдоль поверхности. А на экваторе же это не так, обсуждаемое ускорение не раскачивает океанскую воду. Направление его непрерывно меняется лишь относительно Солнца, но океану (почти) никакого дела до него нет (особенно ночью, когда его не видно), потому как оно очень далеко. А вот относительно планеты это ускорение почти неизменно и направлено вертикально вниз, на дно.
4. Да, ускорение орбитальной станции близко к величине g. Да, направление этого ускорения меняется относительно центра Земли, но оно (на круговой орбите) всегда направлено к нему и никуда не девается.
5. Если верите во второй закон Ньютона, то скажу, что это ускорение обусловлено ничем иным, как именно силой притяжения к Земле, просто на высоте орбиты она меньше, чем на поверхности планеты. Да, благодаря этой силе движение криволинейное. Поперечное ускорение влияет только на кривизну траектории, а продольное ускорение на круговой орбите нулевое и не меняет величину скорости обращения.
6. Не понял, в чём загадка – на мой взгляд всё естественно, противоречий не нахожу.

1. Поправка Ваша содержит существенную неточность.
Вы пишете:
«...есть пара дней и пара ночей в году, когда почти коллинеарны..»
А на самом деле вектора коллинеарны ДВА РАЗА В СУТКИ — в полночь и в полдень.


2. Вопрос о том, чувствительно ли для человека, находящегося на экваторе, изменение скорости на 2 м/с за минуту весьма спорный, т.к. весьибюлярный аппарат у всех разный. Но вот вода...


3. Но вот вода.

Представьте движение воды (например в реке) со скоростью 2 м/с.

Для справки:

• скорость течения умеренно-равнинной реки, типичная для большинства рек средней полосы 0,4-0,8 м/с
• скорость течения крутых склонов, порогов, опасная для сплава без подготовки — 1,6 м/с.

Так вот, представьте реку со скоростью течения 2 м/с.

А теперь подумайте как эту воду за 1 минуту остановить до стоячей воды.

А если это не сотни литров, а триллионы тонн воды?


4. Про космонавта на МКС.

Все то же самое, как и про тело на экваторе.
Только скорость не 1.670 а 27.700 км/ч. И период не 24 часа, а 1,5 часа.

Отсюда и ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ совсем другое:

Не 2 м/с в минуту с изменениеи направления на противоположное за 12 часов (которое человек может и не чувствует, а океан скорее всего должен, о чем мы говорили выше).

ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ на МКС составляет уже 8,76 м/с2 (или 0,89g).
И направление его меняется на противоположное каждые 45 минуь.

И оно никак не может быть незамечено ввиду ЕГО НЕЗНАЧИТЕЛЬНОСТИ (как на экваторе).

Вот про что я.

Я ещё раз напомню:
Факт того, что скорость движения вокруг Солнца тела, находящегося на экваторе, изменяется каждые 12 часов на 3.348 км/ч (то есть на 2 м/с каждую минуту) подтверждён и в школьных учебниках по физике, и в учебнике «Занимательная физика (книга 1)» Я.И.Перельмана.

То есть, с изменением скорости тела, НАХОДЯЩЕГОСЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ, никто не спорит. Но говорят о том, что эти изменения скорости незначительны, потому и не ощущаются...

Но стоит это тело поднять на 400 км выше и разогнать до более высокой скорости — и начинается ....

1. Остаюсь при своём мнении: расчёт скорости неточный (за исключением двух моментов в году), схема Перельмана слишком грубая – бывает, что авторы научно-популярных книг и школьных учебников допускают ошибки. Если хотите убедить меня, что какой-либо февральской ночью вектор мгновенной скорости самой дальней от центра Солнца точки экватора будет в точности сонаправлен со скоростью центра Земли, то нарисуйте схему обращения и приложите сюда.
2. Возможно, существуют экстрасенсы, способные чувствовать наличие ускорения в однородном силовом поле, но среди моих многочисленных знакомых никто в этом до сих пор не признался. Нет достоверных данных за то, что у человека имеется орган чувств, реагирующий на ускорение, какое угодно большое (тем более что его величина зависит от выбираемой системы отсчёта). Материальные тела способны чувствовать лишь наличие градиента ускорения, т.е. его неоднородность в пространстве, да и то не сам градиент, а его достаточно быстрое или сильное изменение во времени. Человек за время эволюции ко многому привык и его мало чем можно пронять, а вот вода – это да.
3. Да, триллионы тонн воды на любой заметной скорости имеют огромнейший импульс. И чтобы его обнулить за короткое время, нужна столь же огромная силища. Так ведь она имеется, наш Господь любезно предоставил её нам. Это сила земного тяготения, она «тормозит» и «разгоняет» океаны ежесуточно.
4. В однородном силовом поле материальные тела движутся как единое целое, поэтому в свободном падении не чувствуют никакого ускорения. Лишь неоднородном поле у разных частей тела ускорения могут различаться и приводить к его деформации и внутренним напряжениям. На орбите космической станции градиент ускорения направлен к центру Земле и составляет величину менее двух миллионных долей обратного квадрата секунды. Когда космонавт, крутясь в невесомости и меняя ориентацию тела, оказываясь то ногами, то головой к Земле, по моей оценке такой градиент соответствует дополнительной нагрузке меньше 0,1 грамма на внутренние органы. Возможно, в условиях светозвуковой изоляции специально натренированный пилот и такую почувствует, однако и центробежная сила от вращения, и периодическая нагрузка от работы сердца в тысячи раз больше.

... 3. Да, триллионы тонн воды на любой заметной скорости имеют огромнейший импульс. И чтобы его обнулить за короткое время, нужна столь же огромная силища. Так ведь она имеется, наш Господь любезно предоставил её нам. Это сила земного тяготения, она «тормозит» и «разгоняет» океаны ежесуточно....

Так ведь мой вопрос заключается не в том, есть ли сила способная разгонять и останавливать мировой океан каждые 12 часов.

Мой вопрос заключается в том, что в итоге таких мощных воздействий должна быть НЕКАЯ РЕАКЦИЯ мирового океана.

Реакция океана на действующую силу? Она проявляется в изменении его импульса и скорости, как в сáмом верхнем сообщении и написано.
Эта сила практически постоянна в течение миллиарда лет, поэтому никакая другая реакция едва ли последует.
Какие-то иные природные явления навели вас на мысль, что это не так, т.е. что возможна отложенная реакция? Тогда приведите пример.

Я всегда предполагал, что реакция океана на изменения скорости воды должна выражаться ЕГО ВОЛНЕНИЕМ.
И, скорее всего, изменение направление скорости на противоположное раз в 12 часов должно вызывать гигантскую волну из-за инерции огромной массы воды.
За миллиарды лет привыкнуть к этим вещам и не волноваться ОКЕАН вряд ли мог...

Понятно ... но предположение из первого абзаца не соответствует действительности. Волнение возникает лишь при переменном ускорении подвижной среды, как в опыте с тазом воды в стартующем автомобиле. Если после старта вам удастся каким-то образом полностью успокоить воду, то несмотря на дальнейшее равномерное увеличении скорости (т.е. в условиях равноускоренного движения) она останется в тазу неподвижной (разумеется, лишь в идеальных условиях ровной дороги и звукоизоляции мотора).
Скорость океана изменяется на противоположную не мгновенно, а медленно и непрерывно в течение этих двенадцати часов. В идеальной системе вращающейся планеты при отсутствии небесных тел ускорение океана остаётся неизменным, поэтому характер его движения не меняется, т.е. он практически покоится.
Наблюдаемое же в реальности небольшое раскачивание океана (так называемые приливные явления) происходит вследствие движения Луны по небу, притяжение которой вносит возмущение в поле ускорения, периодически изменяя его.

Так ведь «старт автомобиля» происходит дважды в сутки.
В 06:00 и в 18:00 (в «передней» мертвой точке и в «задней мертвой точке) известное нам изменение скорости на 2 м/с в минуту полностью "исчезает».

Например, в 18:00:

• В последнюю минуту до мертвой точки скорость движения океана ещё УВЕЛИЧИВАЛАСЬ на 2 м/с (грубо).

• Через минуту (в мертвой точке) она НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ никак.

• А еще через минуту скорость движения океана начинает УМЕНЬШАТЬСЯ на 2 м/с (грубо).

Через 12 часов (в 06:00) обратная картина...

Изменение ускорения с 2 м/с на ноль и изменение ускорение с ноля до 2 м/с — разве это не ПЕРЕМЕННОЕ УСКОРЕНИЕ?

В небесной механике нет ничего внезапного, всякое движение плавное. Найденное «ускорение» около 2 м/с за минуту – это средняя величина модуля проекции вектора ускорения на траекторию центра Земли за 12 часов с полуночи до полудня (также и для другой половине суток). Если сделаете точный поминутный расчёт движения, то убедитесь в том, что эта проекция плавно меняется, возрастая от нуля в полночь и возвращаясь к нулю в полдень. Но движение точек экватора (как и орбитальной станции) относительно и Солнца, и центра Земли не прямолинейно – значит есть и другая компонента вектора ускорения, искривляющая траекторию. В сумме все компоненты дают величину полного ускорения, модуль которой постоянен.
А если озаботитесь ещё и расчётом направления этого вектора, то увидите, что хоть оно и меняется периодически, но равномерно, и – что самое важное – жёстко связано с ориентацией океана в его ложе, поэтому единственная реакция океана на такое переменное ускорение заключается в том, что относительно Солнца он крутится синхронно вместе с земной твердью и никуда из неё не выплёскивается.