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离心力和向心力概念上的区别

在使用离心机的过程中自然会接触到很多离心力的计算这些物理方面的东西,今天外面来说说向心力和离心力有什么关系和区别。

首先,力可以按类型分(万有引力,摩擦力,库仑力,etc.),也可以按作用分(向心力,阻力,etc.)。

举个简单的例子,地球绕太阳转,把地球和太阳考虑成质点,且太阳视作惯性系。

1. 如果你(观测者)在与太阳相对静止的参考系中,这时地球所受的力只有太阳对它的万有引力,合力不为零,所以作加速度不为零的运动(加速度指向太阳)。对于这个圆周运动,我们说太阳对地球的万有引力(类型)提供了地球作圆周运动的向心力(作用)。

2. 如果你在与地球相对静止的参考系中,这就不是一个惯性系了。这时地球受太阳的万有引力,但却是保持静止的,所以我们需要引入一个惯性力来使得牛顿第二定律仍然能在形式上保持不变,这个力跟太阳对地球的万有引力大小相等,方向相反,或许可以称之为“离心力”。更多地可以参考:慣性力。

那么是不是能说向心力和离心力是一对平衡力?答:不能。因为如果你在太阳参考系中,根本不存在离心力;如果你在地球参考系中,没有圆周运动又何来“向心”?

所以通俗讲就是,向心力是外界给物体的力。你看,我太阳要让地球让火星让木星这些绕着我转,就要施加一个力来拉着他们(就是万有引力啦),这个牵拉他们的力就是向心力,对于地球对于火星对于木星来说这个力是外界施加的。离心力就是自己做曲线运动而产生的力。你看,我要绕圈圈,我有速度而且是曲线运动,法向势必有一个“力”,这个“力”起到了让我试图摆脱这个中心束缚的作用。

当然,力的作用是相互的,向心力与离心力是分不开的。只能说:当运动确定的时候,向心力与离心力就确定了。

而百度百科对着两种力的解释如下:

离心力

离心力是一种虚拟力,是一种惯性力,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。

向心力

在古典力学中,向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时,指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。“向心力”一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。