向心力和離心力的奧秘

2020-12-04 百家號

向心力和離心力的奧秘向心力 向心力是從力的效果來命名的,因為它產生指向圓心的加速度,故名。它不是具有確定性質的某種類型的力。相反,任何性質的力都可以作為向心力,這些力可以由彈力、重力、摩擦力等任何一種力而產生。在經典力學中,向心力還可以是幾個不同性質的力沿著半徑指向圓心的合外力,做圓周運動的物體,速度方向時刻要改變,為了改變物體速度的方向需要一定大小的力,而向心力的大小恰好就等於所需要的力,因而它沒有「餘力」把物體拉向圓心。

因為圓周運動屬於曲線運動,在做圓周運動中的物體也同時會受到與其速度方向不同的外力作用。對於在做圓周運動的物體,向心力是一種拉力,其方向隨著物體在圓周軌道上的運動而不停改變。這種拉力總是沿著圓周半徑指向圓周的中心,所以得名「向心力」。因為向心力總是指向圓周中心。且被向心力所控制的物體是沿著切線的方向運動,所以向心力總是與受控物體的運動方向垂直,僅產生速度法線方向上的加速度。因此向心力只改變所控物體的運動方向,而不改變運動的速率,即使在非勻速圓周運動中也是如此。非勻速圓周運動中,改變運動速率的切向加速度並非由向心力產生。

火車拐彎處兩根鋼軌的高度不一樣高,可以產生一個向心力,就將高速行駛的火車的離心力抵消,防止火車翻車的事故。再有我們騎自行車拐彎時中心也是向所拐彎的方向傾斜,其實這樣同樣產生一個向心力抵消我們騎車時的離心力。

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