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1 # 前進波濤
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2 # 李志勇LZY
場微氣能量物質內旋,
內構分子體隕衛星恆。
間的高電或熱磁外拋,
外離心力相反易真空。
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3 # 黑洞姐
向心力和離心機本就不是一種物理做功。
向心力和離心力是物理專業學生經常混淆或誤解的兩個術語。
一個典型的誤解是向心力指向物體的圓軌跡的中心,而離心力是向外的,好像兩者的作用方向相反。然而,其中只有一種是真正的力量!
向心力與離心力
引起物體圓周運動的唯一力是向心力,它總是指向圓周路徑的中心。例如,如果一輛汽車在轉彎處轉彎,使其沿曲線而不是直線運動的向心力是沿著汽車所畫圓的半徑來引導的。
另一方面,離心力是不存在的。就像“回到未來”的磁通電容器一樣,這個術語的發明是為了幫助描述一些虛構的東西,儘管是基於一些真實的觀察。圓周運動的效果往往會讓物體感覺像是在向外“飛行”,一種向內的力引起這種體驗的想法一開始似乎令人費解。
離心力是一種感覺
當汽車急轉彎時,乘客可能會覺得自己被“扔”到了汽車的右側。坐在過山車上的乘客可能會感覺到被推到了他們的座位上。
這些感覺是慣性的結果;然而,不是一種力量(儘管它可以被稱為一種明顯的力量)。慣性描述了物體抵抗運動變化的傾向,如牛頓第一定律慣性定律所描述。
當汽車突然轉彎,或者過山車猛衝時,裡面的人體已經在以某種速度向特定方向移動。根據慣性定律,這些物體最初抵抗速度的變化。
當汽車開始突然向左行駛時,乘客們仍在太空中向前移動——因此,汽車並沒有被“向右拋”,而是在汽車突然移動時從左側撞向乘客。一旦他們的身體趕上並開始向左移動,撞擊感就結束了。
類似地,在過山車中,當過山車開始向上推動身體時,身體仍在向下移動。直到他們的身體趕上過山車的新速度,他們感覺自己就像被扔在推車的外面。他們的身體仍然朝著手推車移動,而手推車現在正朝著他們的身體移動。
向心力是如何工作的
向心力只是使物體繞圓周運動的一部分。另一個因素是線速度。當向心力與物體運動成直角時,物體必須是運動的,這樣它才能繞圓周運動。
考慮一下繩子末端的一個球。對於一個人來說,要想讓它繞著他們的頭旋轉,他們必須先用水平方向的部分(換句話說,不是直接進入或離開他們自己)。這個人把繩子拉緊,球開始圍繞它們旋轉,而不是飛出去。
為了讓繩子上的球繼續旋轉,必須不斷髮生兩件事:一個人必須不斷拉緊繩子(透過拉繩),他們必須不斷地增加輕微的水平推力,以保持球的直線運動,否則會因與空氣的摩擦而減速。(然而,在太空中,由於球在真空中旋轉時不會失去任何線速度,所以在太空中,人只需要拉動所教的繩子。)
如果球不動,人把繩子拉緊,球就會向內移動,而不是一個圓圈。如果球直接從人身上移動出來,他們拉著繩子,首先球會減速,然後改變方向,回到人身上,同樣不是一個圓圈。
在這種情況下,把透過繩子傳遞的力稱為向心力是沒有意義的。它只是施加在球上的拉力。
向心這個詞只是用來描述任何垂直於物體線速度的力。許多物體之間的相互作用可以提供向心力。
例如,如前所述,一根繞著圓圈旋轉的繩子向系在繩子末端的物體提供向心力。汽車轉彎時,輪胎和路面之間的摩擦產生了向心力。由於引力向地球中心提供向心力,衛星在軌道上繼續繞圓周運動。
向心力和向心加速度
因為向心力是指向物體圓周中心的
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事實證明經典理論模型根本就解釋不了離心力!但是離心力在現實生活中又是繞不過去的客觀存在。
所以,只有重新定義離心力,讓它跟理論體系之間進行融合才是必然可行的辦法。
為什麼離心力必然存在並且必須存在?
一種自然力量的客觀存在是不以人的意志為轉移的,能做的只有怎麼去證明它的存在了,就如同牛頓提出萬有引力存在之前,人們也不能接受一種不需要接觸的作用力能存在,而現在的人們已經習慣接受萬有引力存在了,所以才知道萬有引力這種超距作用確實是存在的。
離心力是被牛頓的向心加速度理論掩蓋了的一種自然力,然而人們用牛頓理論永遠也解釋不了某些自然現象,比如行星光環形成原因,比如行星穩定於軌道上的原因(以至於發射衛星計算軌道和衛星速度需要假設存在一個虛擬的力才能計算出相關的量),甚至對於重力它也還沒有搞清楚由什麼因素構成!
所以離心力在理論體系裡面其實是必須存在!
但是,現在的現狀是它在理論體系裡面並不存在,並且不可能存在。
原因在於它與經典理論體系之間的不相容,也就是經典理論它以加速運動來描述了旋轉運動現象,所以離心力就被掩蓋了。
所以,為了拯救離心力的地位,我們只能為其打造新的力學理論體系。(這裡我們並不是在否定經典力學的價值,而是為了解決存在的問題而發展新的理論)
新理論的出發點就是從慣性定律開始。因為慣性定律才是問題的核心關鍵。由於經典理論的慣性定律把慣性運動描述為物體做直線運動的模式,所以就把整個經典力學體系建立在研究物體直線運動的基礎之上。很多問題甚至說幾乎所有問題都從經典力學裡面找到了答案。
然而,這個世界偏偏是做圓周運動的形式為主,所以可以想象一定存在很多問題是沒有得到完美解決的,不識廬山真面目,只緣身在此山中。大家都沒有跳出來看看當然不能發現它的異樣!
所以,我們需要首先打造一個適用於圓周運動的運動學和力學參照系,就是圓周運動參照系。因為我們經典力學用的都是伽利略慣性參照系,也就是直線運動參照系,所以大家都以為世界上只有那麼一種參照系了。
然而建立慣性參照系可是要有依據的!伽利略慣性系的依據是以慣性定律為基礎和前提的,要不是被研究物體在做慣性運動,慣性系怎麼能建立起來?怎麼能叫慣性系?
所以慣性系也是建立力學模型的關鍵影響因素。
這些都不能變,但是對慣性運動的理解可以變!
也就是說某種慣性運動可以是跟經典理論裡面描述的不一樣的那種運動,也就是可以不是直線運動。很多人在這裡可能會想這不是笑話嘛!慣性運動怎麼可能不是直線運動?
那我們還是先從現實的實驗依據說起。
要知道牛頓第一定律的出現跟伽利略的一個實驗密切相關,就是桌面上滾小球的慣性實驗。
現在實驗是同一個實驗,就是解讀不同。
就是說伽利略的桌面滾小球的實驗它並不是唯一的可以引匯出小球一定會沿直線運動下去的結論。我們把萬有引力因素去除掉可以得出牛頓第一定律,這是很理想的理論模型,並且實踐證明也很成功。
然而,牛頓的慣性模型卻是經過抽象加工的結果。要是不那樣抽象加工呢?實驗結果會是這樣:它會在同一高度的水平面上圍繞地球轉動,也就是圓周運動。
基於這個慣性運動模型,我們建立圓周的慣性運動參照系是完全可以的!
圓周運動是慣性運動,這不正是我們宇宙天體的運動模式嘛!
為了區分經典的慣性運動概念,這裡我們把這種慣性運動叫做平衡力作用下的慣性運動。
既然圓周慣性系可以建立,那麼離心力在裡面就可以安家了!它會跟萬有引力一起把這個家園打造得更完美的。
於是向心力和離心力就會各得其所,從字面上也可以區分它們分別為趨向於圓心的力和背離於圓心的力,而不再去把離心力說成是向心力的分力。
在天體運動中萬有引力就充當向心力,離心力則是慣性離心力,這兩種力在宇宙演化過程中充當了各自重要的角色,缺一不可,是它們共同造就了這個完美的世界。我們所說的重力也是由它們共同決定的,所以就導致在自轉越大的行星上重力受到的影響就越大。在自轉半徑越大的低緯度處,重力受到影響也越大,因為重力是萬有引力與離心力形成的合力。
具體內容請參考《宇宙萬物之慣性原理》。