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向心力

作者:Ron Kurtus

一个向心力是作用于运动物体上的连续力,使其沿弯曲路径运动。通常,力使物体绕着某个中心点运动(因此是“向心的”)。

惯性使物体沿直线运动时,对直线运动施加一定角度的力将克服物体的惯性。

请注意“向心”这个词意味着运动是围绕一个中心点,而不是简单地改变方向。

例如,当你在绳子上摆动一个物体时,绳子对物体施加了一个向心力,由于它的惯性,这个向心力阻止了它飞开。路径的曲率半径取决于质量、线速度和施加在物体上的力。

你可能会问的问题包括:

本节课将回答这些问题。有用的工具:单位转换



向心力克服惯性

根据牛顿的惯性定律,运动中的物体倾向于走直线。

如果一个力以与运动方向成一定角度施加在一个物体上,这个力将克服物体的惯性,使它沿着一条弯曲的路径前进,这取决于力的大小和施加的时间。

弯曲的道路

根据物体的质量和线速度以及施加的力的大小和角度,物体可以沿着各种圆锥截面弯曲路径:

如果力是垂直于运动的线,物体可以沿着一个圆形的路径。本课后面的方程可以表示曲率半径。

离心力相等且相反

根据牛顿的第三定律会发生法律,对于每一个力,都有一个大小相等、方向相反的力。向心力的反面是离心力,也就是力你感觉在绳子上,物体在你周围摇摆。

(看到由惯性引起的离心力关于这个主题的更多信息。

向心和离心这两个术语可能会混淆。让它们保持整齐的方法是p“在向心代表一个p作招待员或pUll,导致弯曲运动。

向心力的例子

一个物体在绳子上旋转,月球绕地球的运动和一辆汽车绕着曲线行驶都是施加向心力的例子。

在绳子上摇摆物体

当你在绳子上荡球时,你必须抓住绳子并用一定的力拉它。否则,球和绳子将会飞离惯性定律,它想让一个物体沿直线移动。绳子对物体的力就是向心力。

绳子上的球需要向心力来防止球飞出去

用绳子荡的球需要向心力
防止球飞走

空间卫星

由于重力的作用,太空卫星保持在圆形或椭圆形轨道上。重力起到向心力的作用。

月球绕地球的运动

月球和地球之间的引力不断地拉动,产生向心力,使月球保持在绕地球运行的轨道上。

如果引力突然消失,月球就会沿一条直线飞离,与之前绕地球运行的轨道相切。

在弯道上行驶的汽车

当汽车在路上行驶时,由于惯性,它倾向于沿直线行驶。然而,如果遇到道路上的弯道,司机就会转动方向盘,使前轮朝着道路上的弯道方向转动。

轮胎为汽车转弯提供向心力

轮胎为汽车转弯提供向心力

前轮胎和路面之间的摩擦产生了一个垂直于运动方向的力。摩擦力就是向心力,使汽车沿着弯曲的路径行驶。

向心力方程

由垂直于运动轨迹的向心力产生的曲率半径方程为:

R = mv2/ F

在哪里

由向心力产生圆周运动

由向心力产生圆周运动

总结

向心力是作用在运动物体上的一种力,使其在弯曲的路径上运动,克服物体的惯性。这条路径可能是一条轻微的曲线,一个圆或弯曲的路径。

曲率半径取决于质量、线速度和施加在物体上的力。由向心力产生的曲率半径方程为:
R = mv2/ F


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资源及参考资料

罗恩·库图斯的证书

网站

向心力要求-物理教室

向心力——维基百科

物理资源

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力的科学史蒂夫·帕克(Steve Parker);海涅曼(2005)$29.29 -与力和机器的实验项目

格伦科科学:运动,力和能量,麦格劳-希尔(McGraw-Hill)著;格伦科/麦格劳-希尔(2001)$19.32 -学生版(精装)

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