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离心力
  离心力(trifugalforce)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。

  在通常语境下,离心力并不是真实存在的力。它的作用只是为了在旋转参考系(非惯性参考系)下,牛顿运动定律依然能够使用。在惯性参考系下是没有离心力的,在非惯性参考系下(如旋转参考系)才需要有惯性力,否则牛顿运动定律不能使用。

  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。

  离心运动

  离心运动是指物体有远离中心运动的现象。美国浓缩铀厂的离心机就是利用离心运动提炼核子原料。

  当物体在做非直线运动时(非牛顿环境,例如:圆周运动或转弯运动),因物体一定有本身的质量存在,质量造成的惯性会强迫物体继续朝着运动轨迹的切线方向(原来那一瞬间前进的直线方向)前进,而非顺着接下来转弯过去的方向走。

  若这个在做非直线运动的物体(例如:车)上有乘客的话,乘客由于同样随着车子做转弯运动,会受到车子向乘客提供的向心力,但是若以乘客为参照系,由于该参照系为非惯性系,他会受到与他相对静止的车子给他的一个指向圆心的向心力作用,但同时他也会给车子一个反向等大,由圆心指向外的力,就好像没有车子他就要被甩出去一样,这个力就是所谓的离心力。

  由于处于非惯性系中,此状况下物体所感受的力并非真实,所以有些说法会称这种现象为“离心运动”。

  相对转动的非惯性系中的物体,所受离心力为F=mω^2r(其中ω表示非惯性系自身转动的角速度)。需要注意的是,该离心力方向为沿半径背离圆心。



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