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离心力是什么东西?究竟存不存在?

离心力是什么东西?究竟存不存在?

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离心力是什么东西?究竟存不存在?

我来做个科普吧,目前的回答真的是五花八门。要说离心力,首先得理解惯性力。

首先需要强调的是,中学的所有力学知识都是惯性系下才成立的,包括牛顿三大定律。

所谓惯性系就是我们选择的参考系没有任何加速度,比如静止的地面,匀速行驶的列车等等。

假设人在匀速形式的汽车中笔直地坐着,不靠在椅背上,无论相对于地面,还是相对于汽车,人都是处于平衡状态,也就是水平方向没有外力,竖直方向重力G与支持力N平衡。

在地面上的人看来,他在匀速运动。在车里的其他人看来,他在座位上静止。都是受力平衡的。

如果我们给汽车踩一下油门,开始加速,那么在加速过程中,有什么不同呢?我们假设加速度是a。

在地面上的人看来,他受到了椅背的推力F,然后产生了向前的加速度a,完全符合牛顿第二定律,即F=ma。

而在车里的其他人看来,他也受到了椅背的推力F,但是他仍然是静止在车座上的,这时候他受力不平衡,但又没有加速度。这是因为汽车已经不是惯性参考系,牛顿第二定律已经不适用了。

为了让经典的力学理论都能继续适用,我们规定一个与加速度方向相反的力,也就是惯性力 ,负号代表方向相反,这样就又满足 的平衡条件了。

我们坐车的时候能感觉到推背感,自然就会觉得有一个力把我们压到椅背上,这是基于惯性参考系的经验认知做出的判断,我们感觉到的这个力就是惯性力。

由于物体的每个部位都有加速度,所以惯性力其实是像重力一样分布整个物体上的,上边讨论时为了方便都画成了集中力。就像杆件在重力作用下会发生弯曲一样,如果物体受力加速,惯性力也可以使杆件弯曲,也就是说惯性力的作用效果和真实的力是一样的。

惯性力在力学分析上,是经常用到的概念,在非惯性系中物体所受外力与惯性力平衡,这也就是著名的达朗贝尔原理。运用该原理,将动力学问题转换成静力平衡问题,叫做动静法。

离心力就是一种惯性力。当物体做圆周运动时,有向心加速度,所受合力作为向心力来维持圆周运动,如果以该物体自身作为参考系,这就是一个非惯性系,自然就有一个径向的离心力。

惯性力是在研究非惯性系中动力学问题时,加入的一个概念,这个概念是绝对存在而且很专业的,绝不是「科学不发达产生的伪概念」。惯性力有很多种,常见的除了离心力,还有高中地理课本上会提到的「地转偏向力」,这就是旋转参考系中的一种惯性力「科里奥利力」的水平分量,你要是高中地理考试说地转偏向力不存在,那绝对是扣分的。

但如果你把力定义为「物体之间的相互作用」,那么力必须有「施力物体」和「受力物体」,那这个惯性力是绝对找不到「施力物体」的,因为它不是实际的相互作用,而是人为设定的一个概念。