
【化】 centrifugal force
離心力(Centrifugal Force)是物體在非慣性參考系(如旋轉系統)中表現出的慣性效應,其方向沿旋轉半徑向外。以下從物理學角度進行詳細解釋:
離心力并非真實存在的力,而是物體為維持慣性運動在旋轉參考系中表現出的虛拟力(Fictitious Force)。當物體作圓周運動時,慣性會使物體傾向于沿切線方向飛出,在旋轉坐标系中觀察時,這種趨勢被等效為“向外”的力。
公式表達:
離心力大小與物體質量((m))、旋轉角速度((omega))及半徑((r))相關:
$$
F_c = m omega r
$$
或通過線速度((v))表示為:
$$
F_c = frac{m v}{r}
$$
(來源:清華大學物理系《力學基礎教程》)
注:英文中“centrifugal”源自拉丁語“centrum”(中心)與“fugere”(逃離),直譯為“逃離中心”。(來源:《牛津物理學詞典》第5版)
離心分離技術
離心機利用離心力分離密度不同的物質(如血液分離血漿與血細胞),廣泛應用于醫學與化學領域。
(來源:中國科學院《離心分離技術原理與應用》)
交通工具設計
汽車轉彎時,乘客感受到的“向外甩”的力即為離心力,工程師需據此計算轉彎半徑與安全速度。
(來源:中國國家标準化管理委員會 GB/T 6323-2014《汽車操縱穩定性試驗方法》)
離心力常與向心力(Centripetal Force)混淆:
(來源:中國物理學會《物理教學》期刊2023年第4期)
權威參考來源:
離心力是一個物理學概念,通常出現在旋轉參考系中。以下是詳細解釋:
離心力是慣性力的一種,當物體在非慣性參考系(如旋轉的圓盤)中運動時,為解釋其運動現象而引入的虛拟力。它方向始終背離旋轉中心,表現為物體似乎被“甩出”的趨勢。例如,汽車轉彎時乘客感覺被推向彎道外側,就是離心力的體現。
離心力的大小與物體質量($m$)、旋轉角速度($ω$)或線速度($v$)、半徑($r$)有關: $$ F = mωr quad text{或} quad F = frac{mv}{r} $$
離心力并非真實力,而是參考系轉換的數學描述。物體“飛出”本質是慣性維持直線運動,而向心力不足時脫離原有軌迹。
理解離心力需結合參考系分析,它在工程和自然科學中有重要應用,但需注意其虛拟力的本質。
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