而向心力是物体沿着圆周或者曲线轨道运动时的指向圆心的合外力作用力 , 是一种真实存在的力 。
向心力和离心机本就不是一种物理做功 。
向心力和离心力是物理专业学生经常混淆或误解的两个术语 。
一个典型的误解是向心力指向物体的圆轨迹的中心 , 而离心力是向外的 , 好像两者的作用方向相反 。然而 , 其中只有一种是真正的力量!
向心力与离心力
引起物体圆周运动的唯一力是向心力 , 它总是指向圆周路径的中心 。例如 , 如果一辆 汽车 在转弯处转弯 , 使其沿曲线而不是直线运动的向心力是沿着 汽车 所画圆的半径来引导的 。
另一方面 , 离心力是不存在的 。就像“回到未来”的磁通电容器一样 , 这个术语的发明是为了帮助描述一些虚构的东西 , 尽管是基于一些真实的观察 。圆周运动的效果往往会让物体感觉像是在向外“飞行” , 一种向内的力引起这种体验的想法一开始似乎令人费解 。
离心力是一种感觉
当 汽车 急转弯时 , 乘客可能会觉得自己被“扔”到了 汽车 的右侧 。坐在过山车上的乘客可能会感觉到被推到了他们的座位上 。
这些感觉是惯性的结果;然而 , 不是一种力量(尽管它可以被称为一种明显的力量) 。惯性描述了物体抵抗运动变化的倾向 , 如牛顿第一定律惯性定律所描述 。
当 汽车 突然转弯 , 或者过山车猛冲时 , 里面的人体已经在以某种速度向特定方向移动 。根据惯性定律 , 这些物体最初抵抗速度的变化 。
当 汽车 开始突然向左行驶时 , 乘客们仍在太空中向前移动——因此 , 汽车 并没有被“向右抛” , 而是在 汽车 突然移动时从左侧撞向乘客 。一旦他们的身体赶上并开始向左移动 , 撞击感就结束了 。
类似地 , 在过山车中 , 当过山车开始向上推动身体时 , 身体仍在向下移动 。直到他们的身体赶上过山车的新速度 , 他们感觉自己就像被扔在推车的外面 。他们的身体仍然朝着手推车移动 , 而手推车现在正朝着他们的身体移动 。
向心力是如何工作的
向心力只是使物体绕圆周运动的一部分 。另一个因素是线速度 。当向心力与物体运动成直角时 , 物体必须是运动的 , 这样它才能绕圆周运动 。
考虑一下绳子末端的一个球 。对于一个人来说 , 要想让它绕着他们的头旋转 , 他们必须先用水平方向的部分(换句话说 , 不是直接进入或离开他们自己) 。这个人把绳子拉紧 , 球开始围绕它们旋转 , 而不是飞出去 。
为了让绳子上的球继续旋转 , 必须不断发生两件事:一个人必须不断拉紧绳子(通过拉绳) , 他们必须不断地增加轻微的水平推力 , 以保持球的直线运动 , 否则会因与空气的摩擦而减速 。(然而 , 在太空中 , 由于球在真空中旋转时不会失去任何线速度 , 所以在太空中 , 人只需要拉动所教的绳子 。)
如果球不动 , 人把绳子拉紧 , 球就会向内移动 , 而不是一个圆圈 。如果球直接从人身上移动出来 , 他们拉着绳子 , 首先球会减速 , 然后改变方向 , 回到人身上 , 同样不是一个圆圈 。
在这种情况下 , 把通过绳子传递的力称为向心力是没有意义的 。它只是施加在球上的拉力 。
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