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物理教材中,早期講旋轉加速度公式用來計算離心力,後來又稱向心力公式,是描述同一物理現象嗎?比如旋轉的物體斷裂時稱為向心運動合適?還是那根拉住旋轉物體的繩子受力稱為離心力?
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  • 1 # LiaoGY

    離心力是指物體沿曲線運動或作圓周運動時所產生的離開中心的力。而向心力則是使物體沿著圓周運動的力,跟速度的方向垂直,向著圓心。可見對同一物體而言,其離心力和向心力大小相等,方向相反,屬曲線或圓周運動的同一現象的受力分析。

  • 2 # 三個科學

    離心力和向心力描述的是同一種現象。

    物體保持靜止或勻速直線運動的性質叫做慣性,如果要改變物體的運動狀態,就一定要有作用力。

    所以物體沿著曲線運動的時候,由於它的運動方向一直在改變,所以它一直處於受力當中。

    所以物體想要保持曲線運動,就一定有一個向心力,受到的向心力與物體運動軌道的法線垂直。

    可以這樣理解,首先一個物體不受力的情況下在做勻速直線運動,我們想讓它做曲線運就需要給它施加一個力改變它的運動方向。這個施加的力就是向心力。

    而由於慣性,物體總是想保持直線運動,所以想掙脫向心力的束縛,這個力就是離心力。

  • 3 # 認知皆模型

    這個問題很好,搞清楚這個問題,基本上就算是入門了牛頓力學。

    先看向心力

    物體不受外力時,將會靜止,或做均勻直線運動。

    當物體受外力,且運動時,需要考慮外力的方向和物體速度的方向之間的夾角。

    如果這個夾角小於90度,那麼外力會改變物體速度的方向,同時增加物體的速度。

    如果這個夾角大於90度,那麼外力會改變物體速度的方向,同時減小物體的速度。

    如果這個夾角等於90度,那麼外力只會改變物體速度的方向,不會改變物體速度的大小。

    向心力來了。只改變物體速度的方向,不改變速度的大小的力就是向心力。

    當物體做勻速圓周運動的時候,速度的大小不變,只有速度的方向在改變,所以只受向心力。或者說,向心力使物體做圓周運動。

    任何運動都是在某個參考系下觀察的

    提離心力之前必須明確參考系的選擇對物體運動狀況的影響。

    想像一個場景。

    我把細繩穿在小球上,旋轉細繩讓小球做勻速圓周運動。

    這個場景容易想像吧。但是需要注意此時選擇的參考系,或者說參考點。

    參考點就是靜止的點,參考點是可以隨便選的,通常都把某個具體的物體當成參考點。也就是說,我可以把任何一個物體當成是靜止的

    回到那個場景,我觀察到小球做勻速圓周運動,選取的參考點是我的手。

    注意:參考點是可以隨便選的,我現在選小球做參考點,小球就是靜止的。

    但是!小球明明受到了細繩提供的外力,不應該保持靜止!但是我選擇小球做參考點,它就必須靜止。

    這樣一來,就出現了矛盾。

    離心力可以登場了

    想消除矛盾很簡單。

    只需要再給小球加一個與外力大小相等、方向相反的力就可以了。這樣一來,小球受的合力是零,保持靜止沒毛病。

    新加的這個力就是離心力。沒錯,離心力是憑空加上去的。至於到底是什麼時候加上的離心力,其實就是在變換參考點的時候。

    之所以可以憑空加上去一個離心力,是因為離心力不是真的力,而是物體的慣性的一種表現方式。

    慣性系和非慣性系的概念很重要

    之前以我的手為參考點,不需要加入離心力,是因為由此選擇的參考系是個慣性系(至少在日常生活中可以看成是慣性系)。

    之後以小球為參考點,需要加入離心力,是因為由此選擇的參考系是個非慣性系。

    非慣性系為什麼特殊?因為物體具有慣性。

    我來說明一下慣性到底有什麼特點。

    物體在不受外力時,將保持靜止或做勻速直線運動。

    物體具有的這個性質是慣性。

    但要注意!靜止是相對的,運動也是相對的。慣性究竟會讓物體相對於誰靜止?

    答案是:慣性系!

    物體在不受外力時,將相對於慣性系保持靜止,或相對於慣性系做勻速直線運動。

    那物體不受外力時,相對於非慣性系會怎麼樣呢?

    反正不會保持靜止,也不會做勻加速直線運動。在非慣性系中,就好像有一個無形的力在改變物體的運動狀態一樣,這個無形力就是慣性力。

    至於什麼是非慣性系,簡單點說就是,選相對於慣性系不靜止、也不做勻速直線運動的物體為參考點,由此確定的參考系就是非慣性系。

    離心力是一種慣性力

    看了上一節的內容,應該能知道:慣性力只能在非慣性系中存在。

    離心力作為一種慣性力,也只能在非慣性系中存在。

    有沒有感覺到:選參考系是重中之重?

    結論

    回到你的問題:離心力和向心力是描述同一現象嗎?

    離心力其實是慣性的一種表現形式,是虛擬的力,而向心力卻是一種實實在在的力。

    可以說:向心力是因,圓周運動是果。離心力是物體本身的屬性(慣性)。

    牛頓力學的水也是很深的,尤其是參考系。

  • 4 # 蓬萊島勇士科學站

    兩者都是出現在圓周運動裡,但是兩者不是一回事。以下我來來份一下一下:

    離心力是不存在的

    根據牛頓第一定律:一切物體在不受力的情況下,總會保持靜止或者勻速直線運動。這其實體現的就是物體的慣性。當物體做圓周運動的時候也不例外,物體總想沿著原來的方向運動(切線方向)。這其實就是您所說的“離心力”,它其實就是一種遠離圓心的現象,而不是力,而是物體慣性的體現。生活中有好多這樣的現象:

    ①公園裡買棉花糖的大叔製作棉花糖時,把糖倒入機器高速旋轉的機器裡製成的,這利用的就是離心現象。

    ②還有家裡媽媽們洗完衣服後用甩幹桶甩衣服也是一樣的道理。

    讓物體做圓周運動的功臣—向心力

    物體在做圓周運動的過程中,運動狀態一直在改變。我們知道物體的運動狀態維持靠慣性,而要想改變,就得考力了。這裡所依靠的力就是指向圓心的力向心力了。在不同的場景下提供向心力的角色都不一樣。比如:

    ①在宇宙當中,天體繞著中心天體運動,靠萬有引力來提供向心力。

    就像我們地球要想做圓周運動是由於中心天體太陽的引力。另外,人造衛星繞天體運動也是萬有引力的功勞。

    ②在轉彎的公路上,為了防止離心現象的出現導致交通事故。

    馬路都設計成是外側高,內側低的樣子。這裡是靠傾斜到圓心這一側的支援力提供向心力的。

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