圆周运动属于平动中的曲线运动。圆周运动始终受一种力的作用,这种力与物体运动方向垂直,沿着半径指向圆心,叫做向心力。向心力的大小以F=mV2/R公式来表示,m是运动物体的质量,V是物体运动的速度,R是圆周运动的半径。向心力与物体的质量、速度的平方成正比,与圆的曲线半径成反比。向心力的方向沿着半径指向圆心,与物体的运动方向相垂直。向心力的作用点在做圆周运动的物体上。
向心力也有反作用力,这个反作用力叫离心力。离心力的大小与向心力相等,离心力的方向与向心力相反:沿着半径背离圆心。离心力的作用点在约束圆周运动的物体上。向心力和离心力是作用在两个不同物体上的力,它们同时存在,同时消失,但不能互相平衡。
向心力使做圆周运动的物体产生向心加速度,结果使运动物体方向改变。向心力一除去,物体就不再做圆周运动。
产生向心力的方法多种多样,有的是由约束物产生的。例如单杠大回环,单杠作为约束物对人体产生向心力;又如人通过链索约束链球,使链球做圆周运动;人手对铁饼是约束物,使铁饼跟着人旋转做圆周运动。也有通过倾斜,由重力与支撑反作用力的合力充当向心力,如自行车转弯时,人和车要倾斜,支撑反作用力与人和车的重力成一角度,它们的合力水平向内,指向圆心,是向心力;又如人在弯道上跑时,要倾斜身体,同时两足要向外侧蹬跑道,右臂摆幅要大,左臂摆幅要小等,以帮助产生向心力。
在做单杠大回环时约束人体做圆周运动的物体是单杠,故大回环离心力是作用在单杠上,不是作用在人体上,使人飞出去。有时因为单杠脚底没有固定牢,做大回环时把单杠拉动或拔起,这是离心力的作用。铁饼的离心力作用在人手上,手指感到向外拉的力量便是离心力的作用,而不作用在铁饼上。在弯道跑,离心力作用在跑道上。铁饼的飞出方向和人体做单杠大回环的飞出方向,都是沿与半径垂直的切线方向,而不是沿着半径背离圆心的方向,若仔细观察雨伞转动时雨滴飞出的方向,就会明白这一点。这些道理搞清楚了就不会误解单杠大回环脱手飞出是“离心力太大了”,铁饼的出手是“离心力的作用”,人在弯道上跑要“克服离心力的作用”等。因为,这是把离心力的作用搞错了,即把离心力对什么物体发生作用搞错了,其次是把离心作用的方向搞错了。
物体脱离圆周运动的作用,是物体的惯性作用,而不是离心力的作用。
加载中,请稍候......