向心力是當(dāng)物體沿著圓周或者曲線軌道運(yùn)動(dòng)時(shí),指向圓心(曲率中心)的合外力作用力。在圓周運(yùn)動(dòng)中,將物體所受各力正交分解在切向和法向上,法向的合力等于向心力。
質(zhì)量為m的物體以速度v沿曲率半徑為r的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力F為:
其中:v為線速度單位m/s,ω為角速度單位rad/s,m為物體質(zhì)量 單位kg,r為物體的運(yùn)動(dòng)半徑 單位m,T為圓周運(yùn)動(dòng)周期 單位s,f為圓周運(yùn)動(dòng)頻率單位Hz,n為圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速(即頻率)單位r/s。
向心力的產(chǎn)生因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)屬于曲線運(yùn)動(dòng),在做圓周運(yùn)動(dòng)中的物體也同時(shí)會(huì)受到與其速度方向不同的合外力作用。對(duì)于在做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心力是一種拉力,其方向隨著物體在圓周軌道上的運(yùn)動(dòng)而不停改變。此拉力沿著圓周半徑指向圓周的中心,所以得名“向心力”。
向心力指向圓周中心,且被向心力所操縱的物體是沿著切線的方向運(yùn)動(dòng),所以向心力必與受控物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直,僅產(chǎn)生速度法線方向上的加速度。
因此向心力只改變所控物體的運(yùn)動(dòng)方向,而不改變運(yùn)動(dòng)的速率,即使在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中也是如此。非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,改變運(yùn)動(dòng)速率的切向加速度并非由向心力產(chǎn)生。
來(lái)源:高三網(wǎng)
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