離心力和向心力

經典力學中的兩個重要概念

離心力和向心力是經典力學中的兩個重要概念。當物體做圓周運動時,向心加速度會在物體的坐標系產生如同力一般的效果,類似於有一股力作用在離心方向,故稱其為離心力。離心力是一種假想的慣性力,現實中並不存在。

向心力是物體沿著圓周或者曲線軌道運動時,指向圓心的合外力作用力,是一種真實存在的力。這種效果可以由彈力、重力、摩擦力中的任何一力而產生。也可以由幾個力的合力或幾個力的分力提供。

離心力


離心力,是一種假想的慣性力,現實中不存在。當物體做圓周運動時,向心加速度會在物體的坐標系產生如同力一般的效果,類似於有一股力作用在離心方向,因此稱為離心力。當物體進行非直線圓周運動時,物體位於牛頓環境下運動,物體所感受的力並非真實。

向心力


離心力和向心力
離心力和向心力
經典力學中,向心力是物體沿著圓周或者曲線軌道運動時,指向圓心的合外力作用力。向心力其實並非一種力,而是合外力作用的一種表現。“向心力”一詞是從這種合外力作用所產生的效果而命名的。這種效果可以由彈力、重力、摩擦力中的任何一力而產生。也可以由幾個力的合力或幾個力的分力提供。
勻速圓周運動屬於曲線運動,勻速圓周運動中的物體會受到與其速度方向不同的合外力作用。對在做均速圓周運動的物體所產生的是一種拉力,隨著物體在圓周軌道上的運動而不停地變動方向。這種拉力總是沿著圓周半徑指向圓心,故得名“向心力”。
向心力總是指向圓心的,但被向心力所控制的物體是沿著切線的方向在運動,所以向心力總是與受控物體的運動方向呈90度的垂直。向心力對其所控物體的控制是控制運動方向,然而向心力並沒有對物體施加力,也沒有對物體的速度大小做任何的改變。這就是說向心力並非一種力。當物體在做非勻速圓周運動時,也就是說具有加速度時,無論運動軌跡半徑是否發生變化,在向心方向上都會有向心加速度。這時物體的運動方向就不再是運動曲線的切線方向,而是受到向心加速度的影響。向心力的大小與物體的質量m、物體運動圓周半徑的長度r和 角速度ω有著直接關係。