To zadanie zrobiłem dobrze, ale trochę nie pasuje mi fakt, że na biegunie musi działać przyspieszenie odśrodkowe. Wydaje mi się, że zawsze w tego typu zadaniach występowało ono na równiku.
Ale a_r jest przyspieszeniem wynikającym z działającej na znajdujące się na równiku ciało siły wypadkowej (a nie samej siły grawitacji). Więc lepiej rozrysować sobie tu siły jakie działają na ciało na równiku i ciało na biegunie (zaniedbując np. dla ułatwienia siłę reakcji podłoża). Na równiku działa siła grawitacji i siła odśrodkowa, a na biegunie tylko siła grawitacji, stąd siła wypadkowa działająca na ciało na biegunie jest większa niż siła wypadkowa działająca na ciało na równiku, dlatego a_b > a_r.
Swoją drogą zupełnie analogiczne zadanie robiliśmy na naszych zajęciach nr 20 (pierwsze zajęcia z grawitacji).
No właśnie pamiętałem o tamtym zadaniu, dlatego tutaj coś mi się nie zgadzało. Czyli podane przyspieszenia są wypadkowe?
A gdyby tę sytuację rozpatrywać w układzie inercjalnym to w jaki sposób wytłumaczyć to, że a_b>a_r?
Tak, że na biegunie "całe" przyspieszenie (czyli całe a_b) jest przeznaczane na "przyciąganie" ciała do planety (więc całe a_b) ma wpływ na przysp. grawitacyjne w tym punkcie) - nie ma tu ruchu obrotowego wokół osi planety, więc nie trzeba niczego "zabierać" z tego przyspieszenia, aby zapewnić ten ruch po okręgu. Natomiast na równiku część siły jaka działa na ciało pełni rolę siły dośrodkowej (tak, aby zapewnić ruch ciała po okręgu wokół osi obrotu planety), więc mniej tej sił "zostaje" na samo przyciąganie, stąd mniejsze jest przyspieszenie grawitacyjne (czyli a_r < a_b).
No ale przecież siły grawitacji na równiku i na biegunie powinny być takie same.
Bo są takie same (zakładając oczywiście, że planeta jest idealną kulą). Ale na biegunie całość tej siły grawitacji idzie na przyciąganie ciała do powierzchni planety, a na równiku część tej siły grawitacji musi pełnić rolę siły dośrodkowej, która jedynie umożliwia temu ciału ruch obrotowy wokół osi obrotu planety. Na samo "przyciąganie" zostaje już nieco mniejsza część tej siły grawitacji, stąd przyspieszenie spadku swobodnego na równiku jest nieco mniejsze niż na biegunie.
A nie mówiliśmy, że całkowicie siła grawitacji pełni rolę siły dośrodkowej na zajęciach porównując GMm/r²=mV²/r?
Tak w istocie jest w przypadku np. satelity, który krąży wokół jakiejś planety o masie M. Ale to już troszkę inna sytuacja.
No bo tu w istocie przyspieszenie odśrodkowe występuje właśnie na równiku :) nie wiem dlaczego narysowałeś je na biegunie ;) gdyby tak było to nie przyspieszenie na biegunie byłoby większe, tylko na równiku. A jest oczywiście na odwrót.