向心力和离心力的区别是什么 向心力的应用有哪些

离心力与向心力?

离心力在我们的日常生活中无处不在，但它是我们想象的那样吗?当我们坐在行驶的汽车里，汽车转弯时我们能感受到它的存在;当我们坐在旋转木马上玩耍时，也能感受到它的存在。有一天，它甚至可能为宇宙飞船和空间站提供人造重力。

但是，人们经常把离心力经常和它的对应的向心力相混淆，因为它们密切相关，本质上是同一枚硬币的两面。

离心力与向心力

根据定义，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"。

请注意，这里说的向心力是一种实际力，而离心力被定义为一种表观力，一种虚拟力。换句话说，当在一根绳子上旋转一个物体时，绳子对物体施加向内的向心力，而物体对绳子施加向外的离心力，也就是向心力的反作用力。

一位华盛顿大学的研究物理学家介绍说:"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。

如果你从外面观察一个旋转系统，你会看到一个向内的向心力将旋转体限制在一个旋转半径形成的圆形路径上。然而，如果你是这个旋转系统的一部分，你会感受到一种明显的离心力将你沿着背向圆心的方向往外推。

遵循牛顿运动定律

牛顿运动定律描述了这种明显的外力。牛顿第一定律指出，静止的物体将保持静止，运动的物体将保持运动，除非它受到外力的作用。

如果一个巨大的物体在空间中直线运动，它的惯性将使它保持直线运动，只有在施加外力的情况下它才可能加速、减速或改变方向。为了使它不改变速度而沿着圆形路径前进，必须以与运动路径成直角的方式施加连续向心力(避免物体向外运动)。这个圆的半径(r)等于质量(m)乘以速度(v)的平方除以向心力(f)，既r = mv^2/F，也可写成F= mv^2/r。

牛顿第三定律指出，对于每一个力，都有一个大小与之相等且方向相反的的力，就像重力使你站在地面，而地面同时又给你一个支撑力。当你坐在加速的汽车上时，座位会对你施加向前的力，就像你对座位施加向后的力一样。

在旋转系统中，向心力将物体向内拉以保持曲线路径，而物体由于其惯性被往外推。在每一种情况下，只有一种真正的力被施加，而另一种只是一种反作用力。

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。