
【化】 tangential force
切向力(tangential force)是物理学中描述力的作用方向与物体运动轨迹或接触面切线方向一致的矢量力,其英文术语对应《牛津英汉双解大词典》的"tangential"词条释义(来源:牛津大学出版社)。在经典力学体系中,该概念最早由牛顿在《自然哲学的数学原理》中通过运动定律进行了数学描述:当物体作曲线运动时,切向力分量可通过公式$$F_t = mfrac{dv}{dt}$$计算,其中$F_t$为切向力,$m$为质量,$frac{dv}{dt}$为切向加速度(来源:剑桥大学物理系经典力学教材)。
该力的核心特征体现在三个维度:
值得注意的语义演变体现在《韦氏大学词典》对"tangential"的释义扩展,该词在工程力学领域特指平行于接触面的分力,而在电磁学中可描述带电粒子在磁场中的运动分量(来源:Merriam-Webster学术词典数据库)。这种跨学科的术语统一性印证了基础物理概念的普适价值。
切向力(Tangential Force)是物理学中描述力沿物体运动轨迹切线方向的分量,其核心特征及作用如下:
改变速度大小
切向力直接导致物体产生切向加速度(公式:$a_t = frac{F_t}{m}$),使物体的速率增大或减小。例如:
不改变运动方向
方向的变化由法向力(如向心力)负责,切向力仅影响速率。
特性 | 切向力 | 法向力 |
---|---|---|
方向 | 沿运动轨迹切线方向 | 垂直于切线方向(指向曲率中心) |
作用效果 | 改变速度大小 | 改变速度方向 |
典型例子 | 加速时的摩擦力 | 圆周运动中的向心力 |
对于曲线运动,合力可分解为切向和法向分量:
$$
F = F_t mathbf{hat{t}} + F_n mathbf{hat{n}}
$$
其中,$mathbf{hat{t}}$ 和 $mathbf{hat{n}}$ 分别为切向和法向单位矢量。
通过上述分析,切向力在动力学和工程领域具有广泛意义,尤其在涉及速度变化的场景中起关键作用。
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