离心力和向心力（离心力和向心力图解）

离心力和向心力

离心力与向心力是一对作用力与反作用力，

离心力和向心力都是经典力学中的重要概念。离心力是指当物体做圆周运动时，向心加速度会在物体的坐标系产生如同力一般的效果，类似于有一股力作用在离心方向，它是一种假想的惯性力，现实中不存在。而向心力是物体沿着圆周或者曲线轨道运动时的指向圆心的合外力作用力，是一种真实存在的力。

时空由于引力产生扭曲，从而是物质因惯性产生张力，张力就是离心力引申。

场微气能量物质内旋，

内构分子体陨卫星恒。

间的高电或热磁外抛，

外离心力相反易真空。

离心力和向心力都是经典力学中的重要概念。

离心力是指当物体做圆周运动时，向心加速度会在物体的坐标系产生如同力一般的效果，类似于有一股力作用在离心方向，它是一种假想的惯性力，现实中不存在。

而向心力是物体沿着圆周或者曲线轨道运动时的指向圆心的合外力作用力，是一种真实存在的力。

向心力和离心机本就不是一种物理做功。

向心力和离心力是物理专业学生经常混淆或误解的两个术语。

一个典型的误解是向心力指向物体的圆轨迹的中心，而离心力是向外的，好像两者的作用方向相反。然而，其中只有一种是真正的力量！

向心力与离心力

引起物体圆周运动的唯一力是向心力，它总是指向圆周路径的中心。例如，如果一辆 汽车 在转弯处转弯，使其沿曲线而不是直线运动的向心力是沿着 汽车 所画圆的半径来引导的。

另一方面，离心力是不存在的。就像“回到未来”的磁通电容器一样，这个术语的发明是为了帮助描述一些虚构的东西，尽管是基于一些真实的观察。圆周运动的效果往往会让物体感觉像是在向外“飞行”，一种向内的力引起这种体验的想法一开始似乎令人费解。

离心力是一种感觉

当 汽车 急转弯时，乘客可能会觉得自己被“扔”到了 汽车 的右侧。坐在过山车上的乘客可能会感觉到被推到了他们的座位上。

这些感觉是惯性的结果；然而，不是一种力量（尽管它可以被称为一种明显的力量）。惯性描述了物体抵抗运动变化的倾向，如牛顿第一定律惯性定律所描述。

当 汽车 突然转弯，或者过山车猛冲时，里面的人体已经在以某种速度向特定方向移动。根据惯性定律，这些物体最初抵抗速度的变化。

当 汽车 开始突然向左行驶时，乘客们仍在太空中向前移动——因此， 汽车 并没有被“向右抛”，而是在 汽车 突然移动时从左侧撞向乘客。一旦他们的身体赶上并开始向左移动，撞击感就结束了。

类似地，在过山车中，当过山车开始向上推动身体时，身体仍在向下移动。直到他们的身体赶上过山车的新速度，他们感觉自己就像被扔在推车的外面。他们的身体仍然朝着手推车移动，而手推车现在正朝着他们的身体移动。

向心力是如何工作的

向心力只是使物体绕圆周运动的一部分。另一个因素是线速度。当向心力与物体运动成直角时，物体必须是运动的，这样它才能绕圆周运动。

考虑一下绳子末端的一个球。对于一个人来说，要想让它绕着他们的头旋转，他们必须先用水平方向的部分（换句话说，不是直接进入或离开他们自己）。这个人把绳子拉紧，球开始围绕它们旋转，而不是飞出去。

为了让绳子上的球继续旋转，必须不断发生两件事：一个人必须不断拉紧绳子（通过拉绳），他们必须不断地增加轻微的水平推力，以保持球的直线运动，否则会因与空气的摩擦而减速。（然而，在太空中，由于球在真空中旋转时不会失去任何线速度，所以在太空中，人只需要拉动所教的绳子。）

如果球不动，人把绳子拉紧，球就会向内移动，而不是一个圆圈。如果球直接从人身上移动出来，他们拉着绳子，首先球会减速，然后改变方向，回到人身上，同样不是一个圆圈。

在这种情况下，把通过绳子传递的力称为向心力是没有意义的。它只是施加在球上的拉力。

向心力的来源

向心这个词只是用来描述任何垂直于物体线速度的力。许多物体之间的相互作用可以提供向心力。

例如，如前所述，一根绕着圆圈旋转的绳子向系在绳子末端的物体提供向心力。 汽车 转弯时，轮胎和路面之间的摩擦产生了向心力。由于引力向地球中心提供向心力，卫星在轨道上继续绕圆周运动。

在每一种情况下，如果向心力的来源突然消失，绳子，摩擦力或重力，物体就会停止圆周运动。更具体地说，它会以任何线速度以与该圆相切的方向飞离。

向心力和向心加速度

因为向心力是指向物体圆周中心的

事实证明经典理论模型根本就解释不了离心力！但是离心力在现实生活中又是绕不过去的客观存在。

所以，只有重新定义离心力，让它跟理论体系之间进行融合才是必然可行的办法。

为什么离心力必然存在并且必须存在？

一种自然力量的客观存在是不以人的意志为转移的，能做的只有怎么去证明它的存在了，就如同牛顿提出万有引力存在之前，人们也不能接受一种不需要接触的作用力能存在，而现在的人们已经习惯接受万有引力存在了，所以才知道万有引力这种超距作用确实是存在的。

离心力是被牛顿的向心加速度理论掩盖了的一种自然力，然而人们用牛顿理论永远也解释不了某些自然现象，比如行星光环形成原因，比如行星稳定于轨道上的原因（以至于发射卫星计算轨道和卫星速度需要假设存在一个虚拟的力才能计算出相关的量），甚至对于重力它也还没有搞清楚由什么因素构成！

所以离心力在理论体系里面其实是必须存在！

但是，现在的现状是它在理论体系里面并不存在，并且不可能存在。

原因在于它与经典理论体系之间的不兼容，也就是经典理论它以加速运动来描述了旋转运动现象，所以离心力就被掩盖了。

所以，为了拯救离心力的地位，我们只能为其打造新的力学理论体系。（这里我们并不是在否定经典力学的价值，而是为了解决存在的问题而发展新的理论）

新理论的出发点就是从惯性定律开始。因为惯性定律才是问题的核心关键。由于经典理论的惯性定律把惯性运动描述为物体做直线运动的模式，所以就把整个经典力学体系建立在研究物体直线运动的基础之上。很多问题甚至说几乎所有问题都从经典力学里面找到了答案。

然而，这个世界偏偏是做圆周运动的形式为主，所以可以想象一定存在很多问题是没有得到完美解决的，不识庐山真面目，只缘身在此山中。大家都没有跳出来看看当然不能发现它的异样！

所以，我们需要首先打造一个适用于圆周运动的运动学和力学参照系，就是圆周运动参照系。因为我们经典力学用的都是伽利略惯性参照系，也就是直线运动参照系，所以大家都以为世界上只有那么一种参照系了。

然而建立惯性参照系可是要有依据的！伽利略惯性系的依据是以惯性定律为基础和前提的，要不是被研究物体在做惯性运动，惯性系怎么能建立起来？怎么能叫惯性系？

所以惯性系也是建立力学模型的关键影响因素。

这些都不能变，但是对惯性运动的理解可以变！

也就是说某种惯性运动可以是跟经典理论里面描述的不一样的那种运动，也就是可以不是直线运动。很多人在这里可能会想这不是笑话嘛！惯性运动怎么可能不是直线运动？

那我们还是先从现实的实验依据说起。

要知道牛顿第一定律的出现跟伽利略的一个实验密切相关，就是桌面上滚小球的惯性实验。

现在实验是同一个实验，就是解读不同。

就是说伽利略的桌面滚小球的实验它并不是唯一的可以引导出小球一定会沿直线运动下去的结论。我们把万有引力因素去除掉可以得出牛顿第一定律，这是很理想的理论模型，并且实践证明也很成功。

然而，牛顿的惯性模型却是经过抽象加工的结果。要是不那样抽象加工呢？实验结果会是这样：它会在同一高度的水平面上围绕地球转动，也就是圆周运动。

基于这个惯性运动模型，我们建立圆周的惯性运动参照系是完全可以的！

圆周运动是惯性运动，这不正是我们宇宙天体的运动模式嘛！

为了区分经典的惯性运动概念，这里我们把这种惯性运动叫做平衡力作用下的惯性运动。

既然圆周惯性系可以建立，那么离心力在里面就可以安家了！它会跟万有引力一起把这个家园打造得更完美的。

于是向心力和离心力就会各得其所，从字面上也可以区分它们分别为趋向于圆心的力和背离于圆心的力，而不再去把离心力说成是向心力的分力。

在天体运动中万有引力就充当向心力，离心力则是惯性离心力，这两种力在宇宙演化过程中充当了各自重要的角色，缺一不可，是它们共同造就了这个完美的世界。我们所说的重力也是由它们共同决定的，所以就导致在自转越大的行星上重力受到的影响就越大。在自转半径越大的低纬度处，重力受到影响也越大，因为重力是万有引力与离心力形成的合力。

具体内容请参考《宇宙万物之惯性原理》。

向心力和离心力有什么区别。离心力是起点，向心力是止点。

没有离心力 只有离心作用

离心力和向心力，就如把一件物体绑在绳子的另一端，然后手拿着绳子作转圏运动让物体飞起来不会跌落时。物体就会有一个逃离的力叫离心力，如果一放手物体就飞走了，向心力就是用手牵着绳子不准物体飞走的这个力。于是两力平衡物体就匀速转圈。如果用力旋转只要不放手物体也不会飞离但会加快速度转圈运动，用速度去抵消拉力的向心力。离心力和向心力就是，一个想离开，一个拉进来，就这样简单。

离心力和向心力图解

向心力是“保持物体在曲线路径上运动所必需的力，该力向内指向旋转中心”，而离心力被定义为“物体在远离旋转中心的弯曲路径上运动时所感受到的表观力”。

向心力和离心力之间的区别与采用了不同的参照系有关，也就是说，从不同的角度来衡量，结果就会不同。向心力和离心力实际上是完全相同的力，只不过它们方向相反，因为它们来自不同的参照系。

向心力的应用：

现实生活中，有许多利用向心力的例子。一个是模拟宇航员训练的加速度装置。当火箭刚刚发射时，它充满了燃料和氧化剂，几乎不能移动。然而随着它的升高，燃料以惊人的速度燃烧，火箭重量不断减轻。牛顿第二定律指出，力等于质量乘以加速度，既F=ma。

在大多数情况下，物体质量保持不变。对于刚才例子中的火箭来说，它的质量迅速减小，而同时火箭发动机提供的推力几乎保持不变，这就导致加速阶段结束时的加速度增加到正常重力情况下的几倍。

美国国家航空航天局使用大型离心机训练宇航员应对这种极端的加速情形。在这种应用中，向心力是由座椅靠背向内推宇航员来实现。

向心力应用的另一个例子是实验室离心机，它用于加速悬浮在液体中的颗粒状沉淀物。这项技术的一个常见用途是对血液样本进行分析。

由于血液的独特构成，在离心机的作用下，很容易实现从血浆中分离出红细胞。典型的离心机可以达到正常重力的600到2000倍的加速度，这迫使较重的红细胞沉淀在底部，并由于密度不同而形成各种成分的分层。

旋转产生向心力还是离心力

物体绕轴旋转是由于离心力与向心力的共同作用，离心力使物体绕圆的切线方向运动，向心力使物体向旋转轴方向运动。当两者同时作用时，物体既不远离旋转轴也不靠近旋转轴，就会绕旋转轴做圆周运动。

向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆心(曲率中心)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效果而命名的。

离心力是一种虚拟力，是一种惯性的体现，它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里，它曾被用于表述两个不同的概念：在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力，向心力的平衡。在拉格朗日力学下，离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。

离心力是一种惯性的表现，实际是不存在的。为使物体做圆周运动，物体需要受到一个指向圆心的力–即向心力。若以此物体为原点建立坐标，看起来就好像有一股与向心力大小相同方向相反的力，使物体向远离圆周运动圆心的方向运动。(当物体受力不足以提供圆周运动所需向心力时，看起来就好像离心力大于向心力了，物体会做远离圆心的运动，这种现象叫做“离心现象”。

离心力和向心力的关系

实际上离心力是我们想象百中的一种力，并不真实存在，向心力则是真实存在的，任何作曲线运动的物体都会受到向心力的作用，一旦做曲线运度动的物体，突然失去向心力，那么物体就会以失去向心力的那一刻的速度与方向，继续做的直线运动，我们把这种问运动状态突然改变的现象称为偏心运动或离心运动，在实际产生应用中，很多做曲线运答动的物体的向心力是由与该物体接触的外部物体的弹力或拉力来提供的，根据作用力与反作用力的原理，作曲线运动的物体在受到外部专物体的弹力或拉力的同时，也会对外部物体产生一个反弹力或反拉力，我们把这个属力形象地称为离心力，所以向心力与我们想象中的离心力是一对平衡力，大小相等，方向相反