物理向心力知识点总结
向心力是根据力的作用效果命名的。向心力可能是弹力、摩擦力或重力提供,也可能是几个力的合力,还可能是某个力的分力提供。
匀速圆周运动的速率不变,而速度方向时刻在变化,只改变速度方向的力叫做向心力。
向心力最显著的特点是与速度方向垂直,只改变速度方向,不改变速度大小。
作匀速圆周运动的物体,由于速度大小不变,速度方向不断改变,合力一定与速度方向垂直,且合力指向轨迹弯曲一侧,正好指向圆心,所以,将改变速度方向的力称为向心力。
作匀速圆周运动的质点,合外力提供向心力;作非匀速圆周运动的物体来讲,一般将其所受的力沿着运动方向和与运动垂直的方向进行分解:沿运动方向的力(称为切向力)是改变速度大小;沿与运动方向垂直的力(称为法向力)是改变速度的方向。
●向心力
(1)向心力是改变物体运动方向,产生向心加速度的原因.
(2)向心力的方向指向圆心,总与物体运动方向垂直,所以向心力只改变速度的方向.
(3)根据牛顿运动定律,向心力与向心加速度的因果关系是,两者方向恒一致:总是与速度垂直、沿半径指向圆心.
(4)对于匀速圆周运动,物体所受合外力全部作为向心力,故做匀速圆周运动的物体所受合外力应是:大小不变、方向始终与速度方向垂直.
●向心力公式
(1)由公式a=2r与a=v2/r可知,在角速度一定的条件下,质点的向心加速度与半径成正比;在线速度一定的条件下,质点的向心加速度与半径成反比.
(2)做匀速圆周运动的物体所受合外力全部作为向心力,故物体所受合外力应大小不变、方向始终与速度方向垂直;合外力只改变速度的方向,不改变速度 的大小.根据公式,倘若物体所受合外力F大于在某圆轨道运动所需向心力,物体将速率不变地运动到半径减小的新圆轨道里(在那里,物体的角速度将增大),使 物体所受合外力恰等于该轨道上所需向心力,可见物体在此时会做靠近圆心的运动;反之,倘若物体所受合外力小于在某圆轨道运动所需向心力,向心力不足, 物体运动的轨道半径将增大,因而逐渐远离圆心.如果合外力突然消失,物体将沿切线方向飞出,这就是离心运动.
●用向心力公式解决实际问题
根据公式求解圆周运动的动力学问题时应做到四确定:
(1)确定圆心与圆轨迹所在平面;
(2)确定向心力来源;
(3)以指向圆心方向为正,确定参与构成向心力的各分力的正、负;
(4)确定满足牛顿定律的动力学方程.
做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律:Fn=man在列方程时,根据物体的受力分析,在方程左边写出外界给物体提供的合外力,右边写出物体需要的向心力(可选用等各种形式)。
常见考点考法
例1一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无相对滑动,大轮的半径是小轮半径的2倍,大轮上的一点S离转动轴的距离是半径的1/3.当大轮边缘上的P点的向心加速度是0.12m/s2时,大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多大?
解析:P点和S点在同一个转动轮子上,其角速度相等,即P=S.由向心加速度公式a=r2可知:as/ap=rs/rp,as=rs/rpap=1/30.12m/s2=0.04m/s2.
由于皮带传动时不打滑,Q点和P点都在由皮带传动的两个轮子边缘,这两点的线速度的大小相等,即vQ=vP.由向心加速度公式a=v2/r可知:aQ/aP=rP/rQ,aQ=rP/rQaP=2/10.12m/s2=0.24 m/s2.
点拨:解决这类问题的关键是抓住相同量,找出已知量、待求量和相同量之间的关系,即可求解.
问题讨论(1)在已知ap的情况下,为什么求解as时要用公式a=r2、求解aQ时,要用公式a=v2/r?
(2)回忆一下初中电学中学过的导体的电阻消耗的电功率与电阻的关系式:P=I2R和P=U2/R,你能找出电学中的电功率P与电阻R的关系及这里的向心加速度a与圆周半径r的关系之间的相似之处吗?
例2一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一个木块,当圆盘匀角速转动时,木块随圆盘一起运动,那么[ ]
A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心
C.因为木块随圆盘一起运动,所以木块受到圆盘对它的摩擦力,方向与木块的运动方向相同
D.因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
解析:从静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的趋势来分析:由于圆盘转动时,以转动的圆盘为参照物,物体的运动趋势是沿半径向外,背离圆心的,所以盘面对木块的静摩擦力方向沿半径指向圆心.
从做匀速圆周运动的物体必须受到一个向心力的角度来分析:木块随圆盘一起做匀速圆周运动,它必须受到沿半径指向圆心的合力.由于木块所受的重力和盘面的支持力都在竖直方向上,只有来自盘面的静摩擦力提供指向圆心的向心力,因而盘面对木块的静摩擦力方向必沿半径指向圆心.所以,正确选项为B.
点拨:1.向心力是按效果命名的,它可以是重力、或弹力、或摩擦力,也可以是这些力的合力或分力所提供.
2.静摩擦力是由物体的.受力情况和运动情况决定的.
问题讨论有的同学认为,做圆周运动的物体有沿切线方向飞出的趋势,静摩擦力的方向应该与物体的运动趋势方向相反.因而应该选取的正确答案为D.你认为他的说法对吗?为什么?
例3在光滑水平桌面上有一光滑小孔O;一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1kg的小球A,另一端连接质量为M=4kg的重物B.
(1)当小球A沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动,其角速度为=10rad/s时,物体B对地面的压力为多大?
(2)当A球的角速度为多大时,B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态?(g=10m/s2)
点拨:小球A作匀速圆周运动,由绳子的拉力提供向心力,从而使B对地面的压力减少.
当B物体将要离开而尚未离开地面时,小球A所需的向心力恰好等于重物B的重力
参考答案
(1)30N
(2)20rad/s
例4小球A和B用细线连接,可以在光滑的水平杆上无摩擦地滑动,已知它们的质量之比m1∶m2=3∶1,当这一装置绕着竖直轴做匀速转动且A、B两球与水平杆子达到相对静止时,A、B两球做匀速圆周运动的[ ]
A.线速度大小相等
B.角速度相等
C.向心力的大小之比为F1∶F2=3∶1
D.半径之比为r1∶r2=1∶3
点拨:当两小球随轴转动达到稳定状态时,把它们联系在一起的同一根细线为A、B两小球提供的向心力大小相等;同轴转动的角速度相等;两小球的圆周轨道半径之和为细线的长度;两小球的线速度与各自的轨道半径成正比.
离心力和向心力有什么区别
高中物理向心力的知识点
向心力的概念
向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时,指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。
向心力公式
该定义式不需要推导,也不需要研究为什么这么定义。
向心力的方向:始终指向物体圆周运动的圆心位置。
补充:如果物体做的不是圆周运动,那么向心力指向微小圆弧所对应的圆心(曲率中心)。
向心力不是力
?向心力?一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。
这种效果可以由弹力、重力、摩擦力(及其他的力)等任何一力而产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。
向心力的大小探究试验的具体操作步骤
(1)用质量不同的钢球和铝球做实验,使两球运动的半径r和角速度?相同。
可以观测出,向心力的大小与质量有关,质量越大,所需的向心力就越大。
(2)换用两个质量相同的小球做实验,保持它们运动的半径相同。
可以观测出,向心力的大小与转动的快慢有关,角速度越大,所需向心力也越大。
(3)仍用两个质量相同的小球做实验,保持小球运动角速度相同。
可以观测出,向心力的大小与小球运动的半径有关,运动半径越大,所需的向心力越大。
实验表明,向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度?都有关系。
进一步还可以证明,匀速圆周运动所需的向心力公式为 F=mr?
做圆周运动的物体,在向心力F的作用下,必然要产生一个加速度,这个加速度的方向与向心力的方向相同,总指向圆心,叫做向心加速度。
对于某一确定的匀速圆周运动来说,m以及r、v的大小、?都是不变的,所以向心力和向心加速度的大小不变,但向心力和向心加速度的方向却时刻在改变。
匀速圆周运动是瞬时加速度矢量的方向不断改变的运动,属于变加速运动的范畴。
向心力只改变方向却不改变速度的大小
圆周运动属于曲线运动,在做圆周运动中的物体也同时会受到与其速度方向不同的合外力作用。
对于在做圆周运动的物体,向心力是一种拉力,其方向随着物体在圆周轨道上的运动而不停改变。因此,圆周运动是一种加速度始终在改变的运动。就是因为这样的一种力,始终是沿着圆周半径指向圆周的中心,所以得名?向心力?。
向心力指向圆周中心,且被向心力所控制的物体是沿着切线的方向运动,所以向心力必与受控物体的运动方向垂直,仅产生速度法线方向(切线的垂线方向称之为发现方向)上的加速度。
因此,向心力只改变所控物体的运动方向,而不改变运动的速率,即使在非匀速圆周运动中也是如此。
非匀速圆周运动中的受力分析
这并非高考要求的内容,因为物理网只做基础的点拨。在非匀速圆周运动中,我们对物体进行受力分析,采用的还是直角坐标系的分解运算。建立坐标系,x轴与y轴的方向,分别为物体在某点的速度方向与速度垂线方向。
这样,x轴方向的力,会改变速度的大小;而y轴方向的力(向心力),会改变速度的方向。
显然,改变运动速率的切向加速度(Fx/m)并非由向心力产生(垂直关系)。
向心力与离心力
严格来说,离心力的说法是不科学的。
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。
因此,这就证明了离心力并不存在,即离心力是以力的作用效果来虚拟出来的一个力,便于大家的感性认识和理解。
向心力的测量
从历年的考题来看,向心力的测量实验,并不是高考物理的重点内容。不过同学们还是要掌握基本的操作和原理。
实验设备中,配重为了调整平衡;配重环改变的是m的大小;弹簧调节杆是调整弹簧平衡的。通过弹簧的形变量(横杆上刻度线读数)与劲度系数k可以计算弹力,该力提供圆柱体及配重环的向心力。这个实验就是探究向心力的下述定义式(是否成立)的。
典型的向心力提供者
都有哪些力可以单独来提供向心力呢?
从场力来看,有万有引力、库仑力、洛伦兹力。
从接触力来看,有弹簧弹力、轨道内表面支持力、绳子拉力等等。
向心力的推导式
通过角速度与线速度的关系,我们还可以得出向心力的推导式如下:
需要指出的是,上述f指的是频率,T的倒数。f还有一个俗称,就是转数,单位是1/s;
高中物理人造卫星的知识点人造卫星
人造卫星(Manmade Satellite):环绕地球在空间轨道上运行(至少一圈)的无人航天器。人造卫星基本按照天体力学规律绕地球运动,但因在不同的轨道上受非球形地球引力场、大气摩擦、太阳引力、月球引力和光压的影响,实际运动情况非常复杂。人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。在这里讨论人造卫星一般是只讨论绕地球做匀速圆周运动的人造卫星。大部分的物理题,我们只考虑万有引力充当向心力的情况。
地球的人造卫星
和星球表面上的物体不同,人造卫星所受的万有引力只有一个作用效果,就是使它绕星球做匀速圆周运动,因此万有引力等于向心力。又由于我们定义重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,因此可以认为地球的人造卫星,F=G=fn
(1)人造卫星的线速度和周期。人造卫星的向心力是由地球对它的万有引力提供的,可以看出,人造卫星的轨道半径r、线速度大小v和周期T是一一对应的,其中一个量确定后,另外两个量也就唯一确定了。离地面越高的人造卫星,匀速圆周运动线速度越小而周期越大。
(2)近地人造卫星。近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,又因为地面附近,近地卫星分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。
(3)同步人造卫星。?同步?的含义就是和地球保持相对静止(又叫静止轨道卫星),所以其周期等于地球自转周期,既T=24h,根据⑴可知其轨道半径是唯一确定的,经过计算可求得同步卫星离地面的高度为h=3.6?107m?5.6R地(3.6万公里),而且该轨道必须在地球赤道的正上方,卫星的运转方向必须是由西向东,与地球自转相一致。
关于卫星的几个推论
(1)若行星表面的重力加速度为 g,行星的半径为R,则环绕其表面的卫星最低速度(类似于地球的第一宇宙速度)v为?gR;
(2)若行星的平均密度为?,则卫星周期的最小值T同、G之间存在?T^2=3?/G的关系式。
(3)卫星绕行星运转时,其线速度v角速度?,周期T同轨道半径r存在下列关系:
①v^2?1/r
②?^2?1/r^3
③T^2?r^3
(4)地球的半径R=6400Km,可以推算,人造卫星的周期不低于(T最小的是对应着近地卫星的周期)84分钟。
(5)由于同步卫星的周期T一定,有前文中的结论可知,它只能在赤道上空运行,且发射的高度h,运行的线速度v是固定的。
(6)太空中比较靠近的两个天体往往是以?双星?的形式存在的。它们由于万有引力而绕连线上一点做圆周运动,两者的周期T和角速度?一致。其轨道半径与质量成反比、环绕速度与质量成反比。做题的时候要注意,双星运行轨道半径r不同,且均与两者质心的连线距离(最好大家在解题的时候用l来表示这个量来区别一下)不一样。
三个宇宙速度的数值
第一宇宙速度:v1=7.9 km/s
第二宇宙速度:v2=11.2 km/s
第三宇宙速度:v3=16.9 km/s
我们下面来分析一下这三个宇宙速度的意义。当发射速度v与三个宇宙速度分别有如下关系时,被发射物体的运动情况将有所不同:
第一种情况,当发射速度v
第二种情况,当发射速度v1?v
第三种情况,当发射速度v2?v
第四种情况,当发射速度v?v3时,被发射物体将从太阳系中逃逸。
由此可见,三个宇宙速度均是发射卫星过程中的不同临界状态,也是我们发射不同卫星的最关键参考数据。
人造卫星能量分析
对天体运动而言,研究的主要能量是引力势能+动能。
人造卫星的总能量包括两种类型:动能和引力势能。总能量为两者之和;这里的引力势能是卫星相对于地球(而非太阳)而言的。
对人造卫星而言,距离地球越远,具有的总能量越大。
具体来看:
R越大,E总=Ek+Ep越大;
R越大,Ek越小;
R越大,Ep越大;
(Ep的增量比Ek的减量要大,或者说Ep增大的率,要比Ek减小的率大)
Ek随着轨道半径R减小,可以通过向心力=万有引力的公式与动能的定义式推导出来。
在宇宙中的运动,如果推力器的引擎是关闭的,那么人造卫星的机械能是守恒的,因为只有重力做功;运动过程中,只有引力势能和动能之间的转化。强调:人造卫星一分为二的过程除外。
人造卫星引力势能公式的微积分推导
引力势能的表达式是:Ep=-GMm/R;其中Ep是引力势能,G是万有引力常量;M是地球的质量,m为研究对象的质量,R为m距离地球中心的距离;负号表示的是,引力势能为负值。因为我们规定的是无穷远处为零势能面。
从功和能之间的关系来分析,功的大小,等于能量的大小。只不过,在A点卫星的势能为负的。为什么是负的,同学们可以想一想把一个物体举高的过程,做的功与重力势能的改变及对应关系。
第一颗人造卫星
1957年10月4日。苏联宣布成功地把世界上第一颗绕地球运行的人造卫星送入轨道。美国官员宣称,他们不仅因苏联首先成功地发射卫星感到震惊,而且对这颗卫星的体积之大感到惊讶。这颗卫星重83公斤,比美国准备在第二年初发射的卫星重8倍,可是,美国没有苏联那么大的R7火箭,所以,发射不了。
苏联宣布说,这颗卫星的球体直径为55厘米,绕地球一周需1小时35分,距地面的最大高度为900公里,用两个频道连续发送信号。由于运行轨道和赤道成65度夹角,因此它每日可两次在莫斯科上空通过。苏联对发射这颗卫星的火箭没做详细报道,不过曾提到它以每秒8公里的速度离开地面。他们说,这次发射开辟了星际航行的道路。
1957年10月4日,这是人造卫星史上难忘的一天,苏联发射了第一颗人造地球卫星。这一事件具有划时代的意义,它宣告人类已经进入空间时代,天体物理学的理论也开始应用于实践阶段。
离心力与向心力是一对作用力与反作用力,
离心力和向心力都是经典力学中的重要概念。离心力是指当物体做圆周运动时,向心加速度会在物体的坐标系产生如同力一般的效果,类似于有一股力作用在离心方向,它是一种假想的惯性力,现实中不存在。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。
时空由于引力产生扭曲,从而是物质因惯性产生张力,张力就是离心力引申。
场微气能量物质内旋,
内构分子体陨卫星恒。
间的高电或热磁外抛,
外离心力相反易真空。
离心力和向心力都是经典力学中的重要概念。
离心力是指当物体做圆周运动时,向心加速度会在物体的坐标系产生如同力一般的效果,类似于有一股力作用在离心方向,它是一种假想的惯性力,现实中不存在。
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。
向心力的来源
向心这个词只是用来描述任何垂直于物体线速度的力。许多物体之间的相互作用可以提供向心力。
例如,如前所述,一根绕着圆圈旋转的绳子向系在绳子末端的物体提供向心力。 汽车 转弯时,轮胎和路面之间的摩擦产生了向心力。由于引力向地球中心提供向心力,卫星在轨道上继续绕圆周运动。
在每一种情况下,如果向心力的来源突然消失,绳子,摩擦力或重力,物体就会停止圆周运动。更具体地说,它会以任何线速度以与该圆相切的方向飞离。
向心力和向心加速度
因为向心力是指向物体圆周中心的
事实证明经典理论模型根本就解释不了离心力!但是离心力在现实生活中又是绕不过去的客观存在。
所以,只有重新定义离心力,让它跟理论体系之间进行融合才是必然可行的办法。
为什么离心力必然存在并且必须存在?
一种自然力量的客观存在是不以人的意志为转移的,能做的只有怎么去证明它的存在了,就如同牛顿提出万有引力存在之前,人们也不能接受一种不需要接触的作用力能存在,而现在的人们已经习惯接受万有引力存在了,所以才知道万有引力这种超距作用确实是存在的。
离心力是被牛顿的向心加速度理论掩盖了的一种自然力,然而人们用牛顿理论永远也解释不了某些自然现象,比如行星光环形成原因,比如行星稳定于轨道上的原因(以至于发射卫星计算轨道和卫星速度需要假设存在一个虚拟的力才能计算出相关的量),甚至对于重力它也还没有搞清楚由什么因素构成!
所以离心力在理论体系里面其实是必须存在!
但是,现在的现状是它在理论体系里面并不存在,并且不可能存在。
原因在于它与经典理论体系之间的不兼容,也就是经典理论它以加速运动来描述了旋转运动现象,所以离心力就被掩盖了。
所以,为了拯救离心力的地位,我们只能为其打造新的力学理论体系。(这里我们并不是在否定经典力学的价值,而是为了解决存在的问题而发展新的理论)
新理论的出发点就是从惯性定律开始。因为惯性定律才是问题的核心关键。由于经典理论的惯性定律把惯性运动描述为物体做直线运动的模式,所以就把整个经典力学体系建立在研究物体直线运动的基础之上。很多问题甚至说几乎所有问题都从经典力学里面找到了答案。
然而,这个世界偏偏是做圆周运动的形式为主,所以可以想象一定存在很多问题是没有得到完美解决的,不识庐山真面目,只缘身在此山中。大家都没有跳出来看看当然不能发现它的异样!
所以,我们需要首先打造一个适用于圆周运动的运动学和力学参照系,就是圆周运动参照系。因为我们经典力学用的都是伽利略惯性参照系,也就是直线运动参照系,所以大家都以为世界上只有那么一种参照系了。
然而建立惯性参照系可是要有依据的!伽利略惯性系的依据是以惯性定律为基础和前提的,要不是被研究物体在做惯性运动,惯性系怎么能建立起来?怎么能叫惯性系?
所以惯性系也是建立力学模型的关键影响因素。
这些都不能变,但是对惯性运动的理解可以变!
也就是说某种惯性运动可以是跟经典理论里面描述的不一样的那种运动,也就是可以不是直线运动。很多人在这里可能会想这不是笑话嘛!惯性运动怎么可能不是直线运动?
那我们还是先从现实的实验依据说起。
要知道牛顿第一定律的出现跟伽利略的一个实验密切相关,就是桌面上滚小球的惯性实验。
现在实验是同一个实验,就是解读不同。
就是说伽利略的桌面滚小球的实验它并不是唯一的可以引导出小球一定会沿直线运动下去的结论。我们把万有引力因素去除掉可以得出牛顿第一定律,这是很理想的理论模型,并且实践证明也很成功。
然而,牛顿的惯性模型却是经过抽象加工的结果。要是不那样抽象加工呢?实验结果会是这样:它会在同一高度的水平面上围绕地球转动,也就是圆周运动。
基于这个惯性运动模型,我们建立圆周的惯性运动参照系是完全可以的!
圆周运动是惯性运动,这不正是我们宇宙天体的运动模式嘛!
为了区分经典的惯性运动概念,这里我们把这种惯性运动叫做平衡力作用下的惯性运动。
既然圆周惯性系可以建立,那么离心力在里面就可以安家了!它会跟万有引力一起把这个家园打造得更完美的。
于是向心力和离心力就会各得其所,从字面上也可以区分它们分别为趋向于圆心的力和背离于圆心的力,而不再去把离心力说成是向心力的分力。
在天体运动中万有引力就充当向心力,离心力则是惯性离心力,这两种力在宇宙演化过程中充当了各自重要的角色,缺一不可,是它们共同造就了这个完美的世界。我们所说的重力也是由它们共同决定的,所以就导致在自转越大的行星上重力受到的影响就越大。在自转半径越大的低纬度处,重力受到影响也越大,因为重力是万有引力与离心力形成的合力。
具体内容请参考《宇宙万物之惯性原理》。
向心力和离心力有什么区别。离心力是起点,向心力是止点。
没有离心力 只有离心作用
离心力和向心力,就如把一件物体绑在绳子的另一端,然后手拿着绳子作转圏运动让物体飞起来不会跌落时。物体就会有一个逃离的力叫离心力,如果一放手物体就飞走了,向心力就是用手牵着绳子不准物体飞走的这个力。于是两力平衡物体就匀速转圈。如果用力旋转只要不放手物体也不会飞离但会加快速度转圈运动,用速度去抵消拉力的向心力。离心力和向心力就是,一个想离开,一个拉进来,就这样简单。
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