离心力是什么意思
离心力:
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。
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,它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。
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。
现将惯性离心力和离心力概念简单解释一下:
我们通常是以地面做参考系,可设想地面是静止的,或者在不太长的距离中把地面运动视为匀速直线运动,即惯性参考系,牛顿就是在这样的前提下才总结出了运动定律。如果参考系是变速的,即非惯性参考系,牛顿定律就不能直接应用了,因此人们假想出了惯性”来解决牛顿定律的应用问题。惯性离心力是非惯性系中的假想力。
下面举匀速圆周运动例子:
匀速圆周运动的线速度方向时刻变化,说明有向心加速度,而向心加速度方向也时刻变化,这是个典型的非惯性系。如果有个大转盘在作匀速圆周运动,你坐到盘上不要看周围景物,此时就把自己置身于非惯性系了,你肯定会感觉到有某种力量想把自己推下来,而此时又没有任何施力物推你,这种力量就称为惯性离心力。
最后提醒一点,所谓惯性力”只存在于非惯性系,是一种虚拟力,是为了将牛顿定律推广到非惯性系上使用而虚拟的一种力,在加上这样的虚拟力后除了牛顿第三定律外,牛顿力学中的各种定律、定理在非惯性系上都可以得以运用。
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