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向心力和离心力的区别

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向心力

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)的合外力作用力。“向心力”一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。

公式

质量为m的物体以速度v沿曲率半径为r的曲线运动时所需的向心力F为:

其中:v为线速度单位m/s,ω为角速度单位rad/s,m为物体质量单位kg,r为物体的运动半径单位m,T为圆周运动周期单位s,f为圆周运动频率单位Hz,n为圆周运动转速(即频率)单位r/s。

在粒子加速器中,粒子的速度接近于真空中的光速,考虑到相对论效应,向心力的表达式为:

其中R为洛伦兹因子:

离心力

离心力是一种虚拟力,是一种惯性的体现,它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里,离心力曾被用于表述两个不同的概念:在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力,向心力的平衡。在拉格朗日力学下,离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。

公式

F=a*m

F——离心力;

a——向心加速度{a=ω^2*r=(v^2)/r=[4*(π^2)*r/T^2};

m——物体质量。

(F=a*m本身是牛顿第二定律的公式的应用)

(在上式中ω指物体圆周运动的角速度,r指物体圆周运动的半径,T指物体圆周运动的周期,π指圆周率)