تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Centrifugal Force Paradox
المؤلف:
Franklin Potter and Christopher Jargodzki
المصدر:
Mad about Modern Physics
الجزء والصفحة:
p 111
10-11-2016
336
Centrifugal Force Paradox
The general theory of relativity (GTR) predicts that in certain circumstances the centrifugal force may be directed toward, not away from, the center of circular motion. In fact, if an astronaut could steer a spacecraft sufficiently near to a black hole, the astronaut would feel a centrifugal force pushing inward, not outward, contrary to everyday experience! What is the conceptual explanation of the unusual result?
Answer
The conceptual resolution of this paradox starts with the consideration of light paths near the black hole. The general theory of relativity (GTR) predicts that there should be light paths around the black hole that are circular at a radial distance of 1.5 times the gravitational radius rg = 2GM/c2. Around one of these circular light paths imagine a circular tube centered exactly on the path of the circular ray
so that the axis of the tube and the path of the ray coincide. Measurements with a straight ruler verify that the axis of the tube is circular, yet because of the bending of the light rays, the tube is seen as absolutely straight by an observer on the axis. A lamp held at the axis by a colleague will appear dimmer to you as he or she walks away along the axis, but the lamp is never obscured, so you must conclude that the tube is straight. Therefore, along this circular path one would expect no centrifugal force effects.
Instead of the tube being around the circular light path, consider the tube to be around a smaller circular path centered on the black hole. With rulers one can again verify that the tube curves to the left, with the black hole on the left as one walks forward. The outward direction is to the right. Everyday experience tells us that the centrifugal force pushes outward. Again your colleague walks away with the lamp held along the axis of the tube. If somehow the light rays were not bent by the gravitational field of the black hole, you would see the lamp disappear behind the left side of the tube, and you would conclude that the tube bends to the left. If the path is the one discussed above, the lamp is always in view. But the tube is so close to the black hole that the light rays bend even more than circular rays. So you actually see the lamp disappear to the right. Therefore the outward direction is to the left, and you must predict that the centrifugal force would push to the left!
Several related paradoxes for paths near a massive body are discussed in the references, including the fact that for a rocket to maintain a constant speed the boosters would need to fire perpendicularly to the path, but their force is not dependent on how fast the rocket is moving.