离心现象

时间:2024-12-12 09:01:49编辑:优化君

什么是离心力

离心力解释如下:1.物体沿曲线运动或作圆周运动时所产生的离开中心的力。2.比喻背离中心的思想和行动。做圆周运动的物体,在所受向心力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,产生的逐渐远离圆心移动的物理现象。生活中常见到应用例如:洗衣机脱水桶,做棉花糖,用离心机把温度计的水银柱甩回玻璃泡内等等。原理物体之所以没有飞出去,是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来,使物体同圆心的距离保持不变。一旦向心力突然消失,物体就沿切线方向飞去,离圆心越来越远。产生1.当产生向心力的合外力突然消失,物体便沿所在位置的切线方向飞出。2.当产生向心力的合外力不完全消失,而只是小于所需要的向心力,物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动,远离圆心而去。应用离心节速器、离心试验器(飞行员锻炼身体)、离心干燥器、离心沉淀器、洗衣机脱水桶、做棉花糖、硬币自动分拣机 、竞技体育中的铁饼和链球比赛等。

什么是离心力?

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。

离心力是真实存在的吗?

不存在。从现实角度来看,离心力其实是虚拟力,并没有实际的这种力作用于物体,都是为了计算方便而设立的。离心力这个名字是存在的,但它的引入是为了使牛顿运动定律在旋转参考系(非惯性参考系)下,依然能够使用。离心力的特点:离心力是一种虚拟力,是一种惯性的体现,它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里,离心力曾被用于表述两个不同的概念:在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力,向心力的平衡。在拉格朗日力学下,离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。

离心力是一种真实存在的力

地球的自转,会产生一种力,把地球上的物体向外甩出去,这种使旋转的物体远离它的旋转中心的力叫做离心力。

离心力的大小和产生离心力的物体自转速度有关,自转速度越大,离心力越大。

一个自行车的车轮上粘满了泥巴,这时只要快速转动车轮,车轮上的泥巴就向四周飞去。此时,泥巴受到了离心力。泥巴从旋转的车轮上飞出去时,受到了车轮的推力,这推力就是离心力,没有这推力,泥巴不会飞离车轮。




离心力不是虚拟力,是切切实实存在的一种力。

牛顿说“离心力是种虚拟力,并不真实存在。”

关于“离心力是虚拟力”的解释如下:

“想象一个围绕中心旋转的圆盘,角速度为ω。在圆盘上有一个质量为m木块,木块由绳子连接,绳子的另一端固定在圆盘的中心(也是旋转中心),绳长为r。木块随圆盘一同转动,假设没有任何摩擦力,木块的旋转是由于绳子的拉力。在随圆盘一同转动的观察者看来,木块是静止的。根据牛顿定律,木块受到的合力应为零。但是木块只受到一个力,就是绳子的拉力,所以合力不为零。那么这违反牛顿定律吗?牛顿定律只有在惯性系下才成立,但是随圆盘一同转动的观察者所在的参考系是非惯性系,所以牛顿定律在这里不成立。为了使牛顿定律在非惯性系下仍然成立,那么就需要引用一个惯性力,即离心力。离心力的大小为 ,与绳子提供的拉力相等,但方向与之相反。引入离心力后,在随圆盘一同转动的观察者看来,木块同时受到绳子的拉力和离心力,大小相等,方向相反,合力为零。此时木块静止,牛顿定律成立。

假设离心力存在,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,所以证明离心力并不存在,即离心力是以力的作用效果来命名的。”(现在称这段话为“离心力是虚拟力的解释”,简称“解释”)。

这个解释是有漏洞的。

1.木块随着圆盘的转动做圆周运动,由于木块与圆盘间无摩擦力,凭什么说圆盘的旋转速度与木块的旋转速度一致?谁能来证明一下?当圆盘旋转起来后,才带动中心点的“那点绳子”转动,中心点的绳子带动整根绳子转动,整根绳子才带动木块旋转,凭什么说圆盘的转动速度与木块一定是相同的?

2.上面的解释说“木块只受到一个力,就是绳子的拉力”,这个说法的意思是木块只受到绳子的拉力,拉力方向是指向圆盘中心的。但这个说法是错误的。

木块之所以旋转,受到的不是绳子的拉力,是绳子自身的弹力。

在“离心力是虚拟力的解释”中,绳子必须是有韧性有弹性的,才能实现“解释”中所描述的情况,如果是一根软软的绳子,则这很绳子会慢慢缠绕在圆盘中心。

绳子是有韧性有弹性的,当圆盘中心转动,靠近圆盘中心的“那点绳子”会跟着转动,(因为绳子的一端是固定圆盘中心的),绳子由于有韧性就会出现弯曲,由于弹力(万有引力)的作用,绳子准备恢复成直直的状态,离圆盘中心远的那部分绳子就会向前运动,最后带动木块向前运动。(在这里完全不考虑摩擦力,因为“解释”中已明确说了,圆盘是光滑的,摩擦力为0)。在这过程中,绳子受到的弹力(万有引力)是垂直于绳子的。简单地说,可以把绳子看成一根有韧性的树枝条,树枝条的一端固定在圆盘中心,圆盘转动,树枝条会变弯曲,然后树枝条在弹力(万有引力)作用下会努力恢复本来直直的状态,即向前弹去,带动末端的木块向前弹去。让树枝条向前运动的弹力是分子之间的作用力,这个分子之间的作用力从根本上说是万有引力,这个力垂直于树枝条。

所以“解释”中说“木块只受到一个力,就是绳子的拉力(拉力指向圆盘中心)”是错误的。




3.“解释”中说“假设离心力存在,则与向心力相平衡”,意思是说木块做圆周运动受到了向心力。这种说法错误。因为既然说到向心力,就是说木块受到的合力是指向圆盘中心的。实际上木块受到的合力并不指向圆盘中心。木块受到的是绳子的弹力,这个弹力从根本上说是万有引力(称为万有引力F1),这个万有引力F1的方向是沿木块圆周运动轨迹的切线方向。这个万有引力F1就是木块受到的离心力,此时,木块之所以没飞出去,是因为木块是通过绳子固定在圆盘中心的,受到一个阻力,阻力与离心力大小相等,方向相反,达到平衡状态。然后接着圆盘继续转动,带动圆盘中心的“那点绳子”转动,绳子产生弹力(即万有引力)带动木块向前运动,此时木块受到的弹力(即万有引力)称为万有引力F2。在F1和F2的共同作用下,木块不得不转弯,沿曲线运动。最终,木块做圆周运动。木块做圆周运动时在任意一个点上受到的力都是几个弹力的合力,这个合力的方向并不指向圆盘的中心。F1和F2都是离心力。

总结:牛顿说“离心力是虚拟力,并不真实存在”的说法是错的,对这个说法的解释有非常大的漏洞,对这个说法的解释是绝对错误的。

再次述说,一个自行车的车轮上粘满了泥巴,这时只要快速转动车轮,车轮上的泥巴就向四周飞去。泥巴之所以从旋转的车轮上飞出去了,是因为受到了车轮给予的推力,如果不受到这个推力,泥巴就飞不出去。这个推力就是离心力,这个推力是真实存在的,所以离心力是真实存在的一种力,不是虚拟力。




下面是网友关于离心力的论述:

“在天体上,卫星在主星边缘做惯性运动,由于主星的引力束缚了卫星,使卫星做圆周公转,如果卫星的惯性运动力(离心力)大于主星的引力束缚力,那卫星便远离中心一些。在地球上,物体在不动的中心边缘做惯性运动,由于物体的结合力束缚物体,使物体做圆周旋转,如果物体的惯性运动力(离心力)大于物体的结合力,那惯性运动的物体便远离中心而去。”

网友关于离心力的论述,是错误的。

分析: 地球上的所有物体都被牢牢吸引着,由于地球自转,这些物体确实受到了离心力,但是受到的离心力非常微弱。如果受到的离心力较大的话,地球上的物体将到处飞散。所以(可以估计)地面上的物体受到的离心力是受到的万有引力的几万分之一。 那么距地面几百千米高的卫星受到的离心力更微弱,也是受到的万有引力的几万分之一。怎么能说卫星受到的离心力大于万有引力,卫星便离中心远一点呢? 现在问那位网友一下,主星给予卫星离心力,是通过什么实现的呢?毕竟主星与卫星之间是茫茫太空。

以地月系统为例,月球围绕地球公转,有时离地球远点,有时离地球近点,是因为地球与月球间存在万有引力,并且地球是不断运动的,会偏离月球做圆周运动的中心点。月球会受到地球电磁力的作用,这个电磁力就是月球受到的离心力,月球受到的离心力是真实存在的,只是非常微弱,和万有引力不在一个级别。离心力不是月球“远地点和近地点”形成的原因。

地球上的人类受到的离心力与受到的万有引力比起来微不足道,如果受到的离心力大一点,人类就不可能稳稳的站立在地球上。


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