离心力在我们的日常生活中无处不在,但它真的是我们所想的那样吗?
当我们在汽车里拐弯时,或者当飞机转弯时,我们都会经历这种感觉。我们看到它在洗衣机的旋转周期或当孩子们骑旋转木马。有朝一日,它甚至可能为宇宙飞船和空间站提供人造引力。
但是离心力经常与它的对应物,向心力相混淆,因为它们是如此紧密地联系在一起——本质上是同一枚硬币的两面。
向心力的定义是,“力量是很必要的,能把物体移动的弯曲的路径和向中心向内旋转,“虽然离心力的定义是“明显的力感觉的物体移动在弯曲路径行为表面上远离旋转的中心,“根据《韦氏词典》字典。
注意向心力是实际力,离心力是表观力。换句话说,当质量在弦上旋转时,弦对质量施加向内的向心力,而质量似乎对弦施加向外的离心力。
“向心力和离心力的区别与不同的‘参照系’有关,也就是说,你测量某物时的不同观点,”华盛顿大学(University of Washington)的研究物理学家安德鲁a甘斯(Andrew a . Ganse)说。“向心力和离心力实际上是完全相同的力,只是方向相反,因为它们来自不同的参照系。”
如果你从外部观察一个旋转系统,你会看到一个向内的向心力,它将旋转物体限制在一个圆形的路径上。然而,如果你是旋转系统的一部分,你会感受到明显的离心力把你推离圆心,即使你实际上感受到的是向内的向心力,它阻止你偏离切线。
这些力遵循牛顿运动定律
这个明显的向外的力由牛顿运动定律描述。牛顿第一定律说:“一个静止的物体将保持静止,一个运动的物体将保持运动,除非它受到外力的作用。”
如果一个巨大的物体在空间中作直线运动,它的惯性将使它继续作直线运动,除非外力使它加速、减速或改变方向。为了使其在不改变速度的情况下沿圆周运动,必须使连续的向心力与路径成直角。圆的半径(r)等于质量(m)乘以速度(v)的平方除以向心力(F)或r = mv^2/F。力可以通过简单地重新排列方程F= mv^2/r来计算。
牛顿第三定律指出:“对于每一个作用力,都存在一个大小相等、方向相反的反作用力。”就像地心引力使你对地面施加一个力一样,地面似乎也对你的脚施加一个大小相等、方向相反的力。当你在一辆加速的汽车里时,座椅对你施加一个向前的力,就像你对座椅施加一个向后的力一样。
在旋转系统中,向心力将质量向内拉,198平台是菲律宾著名线上菠菜公司
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向心力作用的例子
利用向心力的应用有很多。一个是为了训练宇航员而模拟太空发射的加速度。当火箭第一次发射时,它充满了燃料和氧化剂,几乎不能移动。然而,当它上升时,它以惊人的速度燃烧燃料,不断地失去质量。牛顿第二定律指出,力等于质量乘以加速度,或者F = ma。
在大多数情况下,质量保持不变。然而,对于火箭来说,它的质量急剧变化,而力,在这里是火箭发动机的推力,几乎保持不变。这导致加速阶段接近尾声时的加速度增加到正常重力的几倍。美国国家航空和宇宙航行局使用大型离心机为宇航员应对这种极端加速做准备。在这个应用程序中,向心力是由座椅靠背向内推宇航员提供的。
另一个应用向心力的例子是实验室的离心机,它被用来加速悬浮在液体中的粒子的沉淀。这项技术的一个常见用途是准备血液样本进行分析。根据莱斯大学的实验生物科学网站,“血液独特的结构使其很容易从血浆和其他形成的元素中分离出红细胞。”
在正常的重力作用下,热运动导致连续混合,阻止血细胞从整个血液样本中沉淀出来。然而,听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内
后三组六技巧排名数一数二。,一个典型的离心机可以实现600到2000倍于正常重力加速度。这迫使重红细胞在底部沉淀,并根据它们的密度将溶液的各种成分分层。