我们在前面已经谈到了,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)的作用力。关于向心力,大家在学习的时候估计会有一些困惑,我们来逐一解答一下。
一是它不是性质力,而是根据作用所产生的效果而命名的。它可以由任何一力产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。
二是它的作用效果就是在任何曲线运动中使速度的方向发生改变,而不影响速度的大小。
三是向心力指向圆周中心,且被向心力所控制的物体是沿着切线的方向运动,所以向心力必与受控物体的运动方向垂直。这与第二点是一致的。
四是向心力的大小与物体的质量(m)、物体运动圆周半径的长度(r)和角速度(ω)有着密切关系。我们在前面已经谈到了向心力F=mv²/r=mω²r。那么向心力与半径到底是成正比还是成反比呢?大家在搞明白这个问题之前,一定要明白什么是正比,什么是反比,这个基础的数学定义,大家如果弄不清楚的话,那么这个问题我们就无从谈起。我们来简单帮大家复习一下,如果两个变量的乘积是常数,那么这两个变量成反比关系,如果两个变量的商是常数,那么这两个变量成正比关系。所以要弄明白向心力与半径的关系,首先要看其他的量,也就是我们往往容易忽视的线速度和角速度是不是常数?所以,当线速度是一定的时候,向心力与半径成反比关系,而当角速度一定的时候,向心力与半径成正比关系。
五是既然向心力时时刻刻指向圆心,那么,为何没有把物体拉向圆心呢?我们还是要搞清楚向心力的定义到底是什么?向心力是改变物体的运动方向,这是一种改变运动方向的效果力。或者说向心力恰好等于物体的速度方向改变,所需要的力。如果指向圆心的力大于物体速度方向改变所需要的力,那么物体肯定会向圆心运动。如果指向圆心的力小于物体的速度方向改变所需的力,那么物体肯定会远离圆心运动。如果指向圆心的力突然消失,那么物体在惯性作用下就会沿着切线方向飞出去
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