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離心力到底是不是真的
離心力到底是不是真的
更新时间:2024-11-15 14:51:10

地球的自轉,會産生一種力,把地球上的物體向外甩出去,這種使旋轉的物體遠離它的旋轉中心的力叫做離心力。

離心力到底是不是真的(離心力是一種真實存在的力)1

離心力的大小和産生離心力的物體自轉速度有關,自轉速度越大,離心力越大。

一個自行車的車輪上粘滿了泥巴,這時隻要快速轉動車輪,車輪上的泥巴就向四周飛去。此時,泥巴受到了離心力。泥巴從旋轉的車輪上飛出去時,受到了車輪的推力,這推力就是離心力,沒有這推力,泥巴不會飛離車輪。

離心力到底是不是真的(離心力是一種真實存在的力)2

離心力不是虛拟力,是切切實實存在的一種力。

牛頓說“離心力是種虛拟力,并不真實存在。”

關于“離心力是虛拟力”的解釋如下:

“想象一個圍繞中心旋轉的圓盤,角速度為ω。在圓盤上有一個質量為m木塊,木塊由繩子連接,繩子的另一端固定在圓盤的中心(也是旋轉中心),繩長為r。木塊随圓盤一同轉動,假設沒有任何摩擦力,木塊的旋轉是由于繩子的拉力。在随圓盤一同轉動的觀察者看來,木塊是靜止的。根據牛頓定律,木塊受到的合力應為零。但是木塊隻受到一個力,就是繩子的拉力,所以合力不為零。那麼這違反牛頓定律嗎?牛頓定律隻有在慣性系下才成立,但是随圓盤一同轉動的觀察者所在的參考系是非慣性系,所以牛頓定律在這裡不成立。為了使牛頓定律在非慣性系下仍然成立,那麼就需要引用一個慣性力,即離心力。離心力的大小為 ,與繩子提供的拉力相等,但方向與之相反。引入離心力後,在随圓盤一同轉動的觀察者看來,木塊同時受到繩子的拉力和離心力,大小相等,方向相反,合力為零。此時木塊靜止,牛頓定律成立。

假設離心力存在,則與向心力相平衡,物體受力平衡,速度方向不會改變,是平衡态,不可能做圓周運動,所以證明離心力并不存在,即離心力是以力的作用效果來命名的。”(現在稱這段話為“離心力是虛拟力的解釋”,簡稱“解釋”)。

這個解釋是有漏洞的。

1.木塊随着圓盤的轉動做圓周運動,由于木塊與圓盤間無摩擦力,憑什麼說圓盤的旋轉速度與木塊的旋轉速度一緻?誰能來證明一下?當圓盤旋轉起來後,才帶動中心點的“那點繩子”轉動,中心點的繩子帶動整根繩子轉動,整根繩子才帶動木塊旋轉,憑什麼說圓盤的轉動速度與木塊一定是相同的?

2.上面的解釋說“木塊隻受到一個力,就是繩子的拉力”,這個說法的意思是木塊隻受到繩子的拉力,拉力方向是指向圓盤中心的。但這個說法是錯誤的。

木塊之所以旋轉,受到的不是繩子的拉力,是繩子自身的彈力。

在“離心力是虛拟力的解釋”中,繩子必須是有韌性有彈性的,才能實現“解釋”中所描述的情況,如果是一根軟軟的繩子,則這很繩子會慢慢纏繞在圓盤中心。

繩子是有韌性有彈性的,當圓盤中心轉動,靠近圓盤中心的“那點繩子”會跟着轉動,(因為繩子的一端是固定圓盤中心的),繩子由于有韌性就會出現彎曲,由于彈力(萬有引力)的作用,繩子準備恢複成直直的狀态,離圓盤中心遠的那部分繩子就會向前運動,最後帶動木塊向前運動。(在這裡完全不考慮摩擦力,因為“解釋”中已明确說了,圓盤是光滑的,摩擦力為0)。在這過程中,繩子受到的彈力(萬有引力)是垂直于繩子的。簡單地說,可以把繩子看成一根有韌性的樹枝條,樹枝條的一端固定在圓盤中心,圓盤轉動,樹枝條會變彎曲,然後樹枝條在彈力(萬有引力)作用下會努力恢複本來直直的狀态,即向前彈去,帶動末端的木塊向前彈去。讓樹枝條向前運動的彈力是分子之間的作用力,這個分子之間的作用力從根本上說是萬有引力,這個力垂直于樹枝條。

所以“解釋”中說“木塊隻受到一個力,就是繩子的拉力(拉力指向圓盤中心)”是錯誤的。

離心力到底是不是真的(離心力是一種真實存在的力)3

3.“解釋”中說“假設離心力存在,則與向心力相平衡”,意思是說木塊做圓周運動受到了向心力。這種說法錯誤。因為既然說到向心力,就是說木塊受到的合力是指向圓盤中心的。實際上木塊受到的合力并不指向圓盤中心。木塊受到的是繩子的彈力,這個彈力從根本上說是萬有引力(稱為萬有引力F1),這個萬有引力F1的方向是沿木塊圓周運動軌迹的切線方向。這個萬有引力F1就是木塊受到的離心力,此時,木塊之所以沒飛出去,是因為木塊是通過繩子固定在圓盤中心的,受到一個阻力,阻力與離心力大小相等,方向相反,達到平衡狀态。然後接着圓盤繼續轉動,帶動圓盤中心的“那點繩子”轉動,繩子産生彈力(即萬有引力)帶動木塊向前運動,此時木塊受到的彈力(即萬有引力)稱為萬有引力F2。在F1和F2的共同作用下,木塊不得不轉彎,沿曲線運動。最終,木塊做圓周運動。木塊做圓周運動時在任意一個點上受到的力都是幾個彈力的合力,這個合力的方向并不指向圓盤的中心。F1和F2都是離心力。

總結:牛頓說“離心力是虛拟力,并不真實存在”的說法是錯的,對這個說法的解釋有非常大的漏洞,對這個說法的解釋是絕對錯誤的。

再次述說,一個自行車的車輪上粘滿了泥巴,這時隻要快速轉動車輪,車輪上的泥巴就向四周飛去。泥巴之所以從旋轉的車輪上飛出去了,是因為受到了車輪給予的推力,如果不受到這個推力,泥巴就飛不出去。這個推力就是離心力,這個推力是真實存在的,所以離心力是真實存在的一種力,不是虛拟力。

下面是網友關于離心力的論述:

“在天體上,衛星在主星邊緣做慣性運動,由于主星的引力束縛了衛星,使衛星做圓周公轉,如果衛星的慣性運動力(離心力)大于主星的引力束縛力,那衛星便遠離中心一些。在地球上,物體在不動的中心邊緣做慣性運動,由于物體的結合力束縛物體,使物體做圓周旋轉,如果物體的慣性運動力(離心力)大于物體的結合力,那慣性運動的物體便遠離中心而去。”

網友關于離心力的論述,是錯誤的。

分析: 地球上的所有物體都被牢牢吸引着,由于地球自轉,這些物體确實受到了離心力,但是受到的離心力非常微弱。如果受到的離心力較大的話,地球上的物體将到處飛散。所以(可以估計)地面上的物體受到的離心力是受到的萬有引力的幾萬分之一。 那麼距地面幾百千米高的衛星受到的離心力更微弱,也是受到的萬有引力的幾萬分之一。怎麼能說衛星受到的離心力大于萬有引力,衛星便離中心遠一點呢? 現在問那位網友一下,主星給予衛星離心力,是通過什麼實現的呢?畢竟主星與衛星之間是茫茫太空。

以地月系統為例,月球圍繞地球公轉,有時離地球遠點,有時離地球近點,是因為地球與月球間存在萬有引力,并且地球是不斷運動的,會偏離月球做圓周運動的中心點。月球會受到地球電磁力的作用,這個電磁力就是月球受到的離心力,月球受到的離心力是真實存在的,隻是非常微弱,和萬有引力不在一個級别。離心力不是月球“遠地點和近地點”形成的原因。

地球上的人類受到的離心力與受到的萬有引力比起來微不足道,如果受到的離心力大一點,人類就不可能穩穩的站立在地球上。

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