這是與人的感覺功能有關,處在一種平衡狀態下人是無感覺的,問問飛車走壁的雜技演員就知道了。只有狀態改變了才有感覺的,如直線到圓周運動或加速過程
離心力並不是真實存在的力!
很多人都搞不懂離心力是什麼。其實離心力屬於慣性力,是一種假想出來的力,實際上並不存在。
慣性力的計算
達朗貝爾提出了達朗貝爾原理,將動力學問題透過處理,變成“靜力”平衡問題。
實際上,達朗貝爾定義了一個慣性力,其大小與質量和加速度有關,有點類似於牛頓第二定律。實際上,他正是從牛二定律推匯出來的。
F_I=-ma
雖然,大小與牛二定律一樣,但是方向是相反的。從這個定義上,就可以發現,這個慣性力F_I並不是真實的力,而是一個認為定義的力。這個力是由於加速度產生的,實際上沒有這個力的作用。
離心力
當物體做圓周運動時,物體有法向和切向的加速度。根據達朗貝爾原理,其慣性力有2個,分別是法向和切向,與加速度對應。
這裡,這個法向的慣性力就是離心力。其方向是背離圓心的。
人類為何感覺不到離心力(以自轉為例)
人類站在地面上,地面給人類一個支撐力,人體還有一個重力。在豎直方向上,就這2個實際存在的力。
通常來講,支撐力與重力平衡。嚴格來講,這2個力並不平衡。因為有離心力存在。
G-F_n=F_I
G是重力,F_n是支撐力,F_I是離心力,F_I=-ma。
地球自轉時,角速度約為7。292x10-5rad/s,由此法向加速度為0。033542m/s2,這個加速度產生的離心力約為2。5N(以人體75kg計算)。
大概就是0。25kg的重量,半斤重的物體。
這個力太小了,與重力相比,就忽略了。
這麼小的力,我們人體也感覺不到。況且,人類出生就在地球上,這個慣性力一直存在著,如果突然消失,可能會覺得突然一輕。如果一直存在著,人體就無法感知到。
人的個體太小,感覺不到,但離心力還是存在的。對地球來講,離心力還是非常巨大的。李四光的地質力學理論,就是基於地球離心力發展起來的,而且在生產實踐中得到了檢驗。根據地質力學理論,地表的山脈分佈形態,礦床的分佈規律,無不與地球離心力有關。解放前,西方地質學家認為中國不產石油,這就是所謂的“中國貧油論”,李四光根據自己創立的地力理論,首先指導發現了大慶油田,之後是勝利油田等一系列油田,還發現了一批重要礦產地,如江西,湖南的大型鎢礦。地質力學理論發展至今,已取得非常輝煌的成果。
就像坐地鐵一樣,你和周圍的一切都在同時勻速運動,那你是感覺不出車輛的運動的,只有加速和剎車時才能有所感覺。
這個問題可能很少有人能夠回答得出來,因為他們都是根據經典力學來回答的。其實根據牛頓理論是沒法描述離心力的,因為離心力在經典理論體系裡面不容存在,所以沒法用離心力解釋物理現象。
然而,離心力也是可以在理論中存在的,關鍵是要有一套理論體系來容納它,還好現在你可以參考《宇宙萬物之慣性原理》,其中定義離心力為:
離心力:在力學中只存在一種慣性力,那就是離心力,或者稱慣性離心力。它是指在旋轉慣性系內,相對於慣性系中心做圓周或者曲線運動的物體(或質點),由於自身(相對於牛頓慣性空間)已有速度及其能量的慣性作用,而在不同半徑距離的垂直方向上體現出來的對於向心力束縛的抵抗作用。
其實,在一定的理論框架下,離心力是可以被定義為存在的。在這樣的理論裡面,離心力可以用來解釋現實的物理現象,比如其中的“平衡力定律”,就是用來描述天體運動的受力狀態的,這就是題目中所問的問題:為什麼地球在公轉,還在自轉,卻感受不到離心力?因為這一切都是處於平衡力狀態!因為向心力與已經構成了平衡力,所以物體才處於慣性狀態,即保持原來的運動狀態。
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看你有多大,你有半個地球這麼大,一下子就把你甩出去
感覺不到不代表沒有。
嚴格說那不叫離心力,而是地球與人的引力構成的向心力。這個力指向圓周中心,從而改變物體的運動方向而非速度。
這個力與處在地球位置的不同而不同。可以做實驗來驗證,把一個物體放在南極測定其重力,再將其放在赤道處測定其重力。南極處的重力明顯大些,兩個重力的差值就是向心力的變化。只是這個差值不大,人感覺不到而已。
這點離心力在引力場面前可以忽略不計。
所謂離心,理解成拋射的感覺,因為引力太大,這種感覺太弱了。
因為地球的自轉是均速的,向心力(俗稱離心力)與重力也是恆定的。而且我們跟地球一起在轉動,我們周圍的一切物體都跟著地球在動,在物理學裡面這叫相對靜止,就像我們坐火車汽車一樣,我們和乘客都在隨著火車汽車飛馳,如果我們不看窗外的參造物的話,我們就會覺得我們都是沒有動的。就是這個道理。