
【化】 tangential force
切向力(tangential force)是物理學中描述力的作用方向與物體運動軌迹或接觸面切線方向一緻的矢量力,其英文術語對應《牛津英漢雙解大詞典》的"tangential"詞條釋義(來源:牛津大學出版社)。在經典力學體系中,該概念最早由牛頓在《自然哲學的數學原理》中通過運動定律進行了數學描述:當物體作曲線運動時,切向力分量可通過公式$$F_t = mfrac{dv}{dt}$$計算,其中$F_t$為切向力,$m$為質量,$frac{dv}{dt}$為切向加速度(來源:劍橋大學物理系經典力學教材)。
該力的核心特征體現在三個維度:
值得注意的語義演變體現在《韋氏大學詞典》對"tangential"的釋義擴展,該詞在工程力學領域特指平行于接觸面的分力,而在電磁學中可描述帶電粒子在磁場中的運動分量(來源:Merriam-Webster學術詞典數據庫)。這種跨學科的術語統一性印證了基礎物理概念的普適價值。
切向力(Tangential Force)是物理學中描述力沿物體運動軌迹切線方向的分量,其核心特征及作用如下:
改變速度大小
切向力直接導緻物體産生切向加速度(公式:$a_t = frac{F_t}{m}$),使物體的速率增大或減小。例如:
不改變運動方向
方向的變化由法向力(如向心力)負責,切向力僅影響速率。
特性 | 切向力 | 法向力 |
---|---|---|
方向 | 沿運動軌迹切線方向 | 垂直于切線方向(指向曲率中心) |
作用效果 | 改變速度大小 | 改變速度方向 |
典型例子 | 加速時的摩擦力 | 圓周運動中的向心力 |
對于曲線運動,合力可分解為切向和法向分量:
$$
F = F_t mathbf{hat{t}} + F_n mathbf{hat{n}}
$$
其中,$mathbf{hat{t}}$ 和 $mathbf{hat{n}}$ 分别為切向和法向單位矢量。
通過上述分析,切向力在動力學和工程領域具有廣泛意義,尤其在涉及速度變化的場景中起關鍵作用。
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