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1 # LiaoGY
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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。
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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。
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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。
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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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。