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关于离心力.doc
有关离心力的问题
离心力:指由于物体旋转而产生脱离旋转中心的力,也指在旋转参照系中的一种视示力,它使物体离开旋转轴沿半径方向向外偏离,数值等于向心力但方向相反。
离心运动是指物体有远离中心运动的现象。美国浓缩铀厂的离心机就是利用离心运动提炼核子原料。
当物体在做非直线运动时(非牛顿环境,例如:圆周运动或转弯运动),因物体一定有本身的质量存在,质量造成的惯性会强迫物体继续朝着运动轨迹的切线方向(原来那一瞬间前进的直线方向)前进,而非顺着接下来转弯过去的方向走。
若这个在做非直线运动的物体(例如:车)上有乘客的话,乘客由于同样随着车子做转弯运动,会受到车子向乘客提供的向心力,但是若以乘客为参照系,由于该参照系为非惯性系,他会受到与他相对静止的车子给他的一个指向圆心的向心力作用,但同时他也会给车子一个反向等大,由圆心指向外的力,就好像没有车子他就要被甩出去一样,这个力就是所谓的离心力。
由于处于非惯性系“离心力”。中,此状况下物体所感受的力并非真实,所以有些说法会称这种现象为
相对转动的非惯性系中的物体,所受离心力为F mω^2r(其中ω表示非惯性系自身转动的角速度)。需要注意的是,该离心力方向为沿半径背离圆心。
公式
F a*m
F——离心力;
a——向心加速度(a ω^2*r);
m——物体质量。
离心力(Centrifugal force)是一种惯性的表现,实际是不存在的。为使物体做圆周运动,物体需要受到一个指向圆心的力--即向心力。若以此物体为原点建立坐标,看起来就好像有一股与向心力大小相同方向相反的力,使物体向远离圆周运动圆心的方向运动。(当物体受力不足以提供圆周运动所需向心力时,看起来就好像离心力大于向心力了,物体会做远离圆心的运动,这种现象叫做“离心现象。)”
假设若离心力存在,则与向心力相平衡,物体受力平衡,速度方向不会改变,是平衡态,不可能做圆周运动,所以证明离心力并不存在,即离心力是以力的作用效果来命名的。
注意:离心力作为惯性力实际上是不存在的,伟大的科学家、物理学家笛卡尔在其“旋涡说”理论中就有此误。故以下说法错误--“当物体作圆周运动时,在其轨道切线方向上所受到了切向力,有一股分力作用在离心方向,因此称为离心力。”
现将惯性离心力和离心力概念简单解释一下:
我们通常是以地面做参考系,可设想地面是静止的,或者在不太长的距离中把地面运动视为匀速直线运动,即惯性参考系,牛顿就是在这样的前提下才总结出了运动定律。如果参考系是变速的,即非惯性参考系,牛顿定律就不能直接应用了,因此人们假想出了“惯性”来解决牛顿定律的应用问题。惯性离心力是非惯性系中的假想力。下面举匀速圆周运动例子:
匀速圆周运动的线速度方向时刻变化,说明有向心加速度,而向心加速度方向也时刻变化,这是个典型的非惯性系。如果有个大转盘在作匀速圆周运动,你坐到盘上不要看周围景物,此时就把自己置身于非惯性系了,你肯定会感觉到有某种力量想把自己推下来,而此时又没有任何施力物推你,这种力量就称为惯性离心力。
最后提醒一点,所谓惯性力只存在于非惯性系,是一种虚拟力,是为了将牛顿定律推广到非惯性系上使用而虚拟的一种力,在加上这样的虚拟力后除了牛顿第三定律外,牛顿力学中的各种定律、定理在非惯性系上都可以得以运用。
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