神奇的向心力与失心力
作者：袁宇翔
择要：向心力与失心力是生存中两种稀有的力，它的运用十分广泛，它不仅仅显如今我们的平常生存中，在生物，化学等范畴都有它的用处。
紧张词：向心力，失心力，向心增速率，圆周活动
一、向心力
向心力是指古典力学里当物体沿着圆周大概曲线轨道活动时，指向圆心（曲率中央）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后果而定名的。这种后果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生，也可以由几个力的协力或其分力提供。
图1：向心力受力分析
由于圆周活动属于曲线活动，在做圆周活动中的物体也同时会遭到与其速率朝向不同的合外力作用。关于在做圆周活动的物体，向心力是一种拉力，其朝向随着物体在圆周轨道上的活动而不休改动。此拉力沿着圆周半径指向圆周的中央，以是得名“向心力”。向心力指向圆周中央，且被向心力所控制的物体是沿着切线的朝向活动，以是向心力必与受控物体的活动朝向垂直，仅产生速率法线朝向上的增速率。因此向心力只改动所控物体的活动朝向，而不改动活动的速率，即使在非匀速圆周活动中也是云云。非匀速圆周活动中，改动活动速率的切向增速率并非由向心力产生。
而由于向心力就引出了圆周活动。圆周活动依照速率轻重对否厘革可分为匀速圆周活动和非匀速圆周活动两类。
做匀速圆周活动的物体，速率轻重安定，只是朝向改动，因此增速率总是指向圆心，其轻重安定；合外力亦总是指向圆心，轻重安定。
向心力做非匀速圆周活动的物体，速率朝向和轻重均变，它除了有指向圆心的增速率外，另有沿切线朝向的增速率，以是合增速率不指向圆心，所受合外力也不指向圆心。物体的向心增速率轻重a=v2/r随v值厘革，向心力a随F=ma值厘革．比如，小球沿竖直平面内的平滑圆轨道活动，如图所示，球从上向下经过A点时的受两个力作用，此中重力G朝向与Va相反，使小球速率轻重产生厘革，轨道弹力N与Va垂直，指向圆心，使小球速率朝向产生厘革，即提供小球做圆周活动的向心力，协力F与Va成一角度，并不指向圆心。
图2 向心力的推导
变速圆周活动中向心力轻重不恒定
在匀速圆周活动中，合外力不改动线速率轻重，只改动线速率朝向，向心力即为物体所受的合外力；在变速圆周活动中，合外力一方面要改动线速率的轻重，另一方面要改动线速率的朝向，以是向心力不一定即是物体所受的合外力，并且由于变速圆周活动线速率轻重不恒定，以是变速圆周活动中向心力轻重不恒定。
而卫星在绕着地球活动时，也是受着地球的引力，而绕着地球做着匀速圆周活动，与此相反的例子有很多如过山车，一切的圆周活动都受着向心力的作用。
图3：示例
2.失心力
失心力(centrifugal force)是一种假造力或称惯性力，它使旋转的物体阔别它的旋转中央。
在通常语境下，失心力并不是真实存在的力。它的作用只是为了在旋转参考系（非惯性参考系）下，牛顿活动定律仍然可以使用。在惯性参考系下是没有惯性力的，在非惯性参考系下（如旋转参考系）才必要有惯性力，不然牛顿活动定律不克不及使用。在牛顿力学里，失心力曾被用于表述两个不同的看法：在一个非惯性参考系下观察到的一个惯性力，和向心力的反作用力。在拉格朗日力学下，失心力偶尔被用来形貌在某个广义坐标下的广义力。
失心力但是就是是一种惯性的体现，实践是不存在的。为使物体做圆周活动，物体必要遭到一个指向圆心的力－－即向心力。若以此物体为原点创建坐标，看起来就仿佛有一股与向心力轻重相反朝向相反的力，使物体向阔别圆周活动圆心的朝向活动。（当物体受力不敷以提供圆周活动所需向心力时，看起来就仿佛失心力大于向心力了，物了解做阔别圆心的活动，这种征象叫做“离心征象”。）
使用：卫星在天体上，卫星在主星边沿做惯性活动，由于主星的引力束缚了卫星，使卫星做圆周公转，假如卫星的惯性活动力（速率）大于主星的引力束缚力，那卫星便阔别中央一些。在地球上，物体在不动的中央边沿做惯性活动，由于物体的结协力束缚物体，使物体做圆周旋转，假如物体的惯性活动力（速率）大于物体的结协力，那惯性活动的物体便阔别中央而去。由于水敦睦体的结协力很低，它们都市离中央而去。结协力高的金属则不会离心而去。而在活动中中主要有扔链球等，生物中有离心机等。
图4：示例
结语
向心力与失心力都是由协力产生的后果而定名，都是由重力、摩擦力、弹力而产生，以是仅有将基本的受力分析牢牢把握，才干愈加深化了解这两个力。
参考文献：
[1]物理必修二
[2]百度文库
