離心力

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離心力英語centrifugal force)是一種虛擬力或稱慣性力,它使旋轉的物體遠離它的旋轉中心。在牛頓力學裡,離心力曾被用於表述兩個不同的概念:在一個非慣性參考系下觀測到的一個慣性力,和向心力的反作用力。在拉格朗日力學下,離心力有時被用來描述在某個廣義坐標下的廣義力

在通常語境下,離心力並不是真實存在的力。它的作用只是為了在旋轉參考系(非慣性參考系)下,牛頓運動定律依然能夠使用。在慣性參考系下是沒有慣性力的,在非慣性參考系下(如旋轉參考系)才需要有慣性力,否則牛頓運動定律不能使用。

想像一個圍繞中心旋轉的圓盤,角速度為ω。在圓盤上有一個質量為m木塊,木塊由繩子連接,繩子的另一端固定在圓盤的中心(也是旋轉中心),繩長為r。木塊隨圓盤一同轉動,假設沒有任何摩擦力,木塊的旋轉是由於繩子的拉力。在隨圓盤一同轉動的觀察者看來,木塊是靜止的。根據牛頓定律,木塊受到的合力應為零。但是木塊只受到一個力,就是繩子的拉力,所以合力不為零。那麼這違反牛頓定律嗎?牛頓定律只有在慣性系下才成立,但是隨圓盤一同轉動的觀察者所在的參考系是非慣性系,所以牛頓定律在這裡不成立。為了使牛頓定律在非慣性系下仍然成立,那麼就需要引用一個慣性力,即離心力。離心力的大小為m\omega^2r,與繩子提供的拉力相等,但方向與之相反。引用離心力後,在隨圓盤一同轉動的觀察者看來,木塊同時受到繩子的拉力和離心力,大小相等,方向相反,合力為零。此時木塊靜止,牛頓定律成立。