標籤: 暫無標籤

離心力,是物體作圓周運動而產生向心力的反作用力,比如洗衣機的脫水桶就是使用離心運動的原理。離心力是在兩種條件下產生的,是由物體的慣性運動力和中心束縛力交織在一起產生的,擺脫中心束縛力的物質便離心而去。

1 離心力 -定理

離心力原理圖離心力原理圖
和萬有引力一樣,與離心力形成抗衡。

離心力(Centrifugal force)是長期以來被人們誤解而產生的一種假想力,即慣性力。因為無法找出施力物體,背離了牛頓第三定律。當物體作圓周運動時,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。

當物體進行圓周運動,即並非直線運\動,亦即物體於非牛頓環境下運動,物體所感受的力並非真實。

離心力的計算公式:F=mv*v/r(m代表質量,單位千克 v代錶速度,單位米每秒, r代表離心運動半徑,單位米.)

2 離心力 -相關應用

離心現象在天體物理上的應用

人造衛星使用離心力原理人造衛星使用離心力原理
在天體上,衛星在主星邊緣做慣性運動,由於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(速度)大於主星的引力束縛力,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,由於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(速度)大於物體的結合力,那慣性運動的物體便遠離中心而去。由於水和氣體的結合力很低,它們都會離中心而去。結合力高的金屬則不會離心而去。   

離心力,由於做周圓運動的物體運動的方向或速度發生改變而產生的。一個物體搭一物體前進,這時兩物體速度相同,被搭乘物體由於被搭乘,慣性向前移動。物體突然改變方向,被搭乘物體還會慣性前進,由於方向的改變產生離心力。

3 離心力 -實際應用

一、流星錘   

流星錘,是一種將金屬鎚頭繫於長繩一端或兩端製成的軟兵器,亦屬索系暗器類。僅系一錘者,繩長約五米,稱"單流星";系兩個錘者,繩長為四尺半,稱"雙流星"。其錘有瓜形、多棱形、渾圓形等,大小如鴨卵。錘身末端有象鼻眼,用於串連環。現代武術運動中演練雙流星,主要握持繩索中段,進行立舞花、提撩花、單手花、胸背花、纏腰繞脖、拋接等花法練習,其花法同棍花和大刀花。   

二、離心機

離心機是利用離心力對混合液(含有固形物)進行分離和沉澱的一種專用儀器。實驗室常用電動離心機有低速、高速離心機和低速、高速冷凍離心機,以及超速分析、製備兩用冷凍離心機等多種型號。其中以低速(包括大容量)離心機、高速離心機和高速冷凍離心機應用最為廣泛,是生化實驗室用來分離製備生物大分子必不可少的重要工具。

三、茶葉悖論   

茶葉悖論描述的現象是茶葉在茶杯中的茶當被攪動后,茶葉回遊到杯底的中央,而非預想的在螺線型離心力作用下被推動到杯底的邊緣。最初的解釋來自於阿爾伯特·愛因斯坦1926年一篇用於解釋河岸侵蝕問題(拜爾定律)的論文。攪動液體使其在杯中旋轉,產生向外的離心力。然而,靠近底部外側的液體由於於杯壁的摩擦減慢旋轉,那裡的離心力減弱從而使得壓差對水流的作用大於離心力。這就是被稱為邊界層或更確切為埃克曼層。由於離心力,沿邊緣的作用力大於中間。如果全部的液體作為一個固體旋轉,內部的向心力與外部(向心力)與轉速關聯,所以就沒有向內或向外的運動。在一個茶杯中,旋轉在底部較慢,壓力坡度產生並隨之產生沿底度的向內的波流。向上一些,液體流向外側。這個第二波流沿底部向內流從而把邊緣外部的茶葉聚集到中央。由於茶葉的重量無法上升,所以它們停留在底部中心。結合第一旋轉波流的作用,這些茶葉將沿底部向內螺旋。

4 離心力 -補充

離心力離心力

不單從牛頓觀點解釋離心力的可能微觀實質:接觸力都是由於分子間作用力宏觀的體現,若在做勻速直線運動的物體受到大小不變方向時刻改變的向心力(實際存在的力,力方向指向圓心),就會時刻扭轉物體的運動方向,這時物體就不是做勻速運動了,而是曲線運動(圓周運動是特例),受向心力物體內的分子也並不保持相對彼此近似靜止了,而是由於向心力起初作用物體內的那一小塊分子群的後面拉著一連串的分子,而且這個向心力時刻改變,物體內這一連串分子的運動狀態也要時刻改變(分子改變運動狀態是靠分子間距離的改變從而改變分子間作用力).而晚改變狀態的分子會因為早改變狀態的分子的分子間相互作用力而跟著改變運動狀態,而恰恰是這個分子間延遲效果,把物體內的拉伸力體現為了外在的離心力,這才是離心力的實質,但是用牛頓定律從整體解釋的話是不合理的,所以衍生出離心力。

離心力之所以在物體受到向心力時才「產生」也是這個道理,但向心力一消失,離心力也會馬上由於分子間收縮效用而消失。  
 
離心力也可以說是由於物體所受的和外力無法滿足向心尋求 所以產生離心運動所「產生」的。

上一篇[希得]    下一篇 [安全性]

相關評論

同義詞:暫無同義詞