向心力和离心力gydF4y2Ba

F = magydF4y2Ba_cgydF4y2Ba= (gydF4y2BamvgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba）gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaFgydF4y2Ba是以牛顿为单位的力，gydF4y2Ba米gydF4y2Ba物体的质量是以千克为单位的吗gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba向心加速度是否也可以用gydF4y2BavgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ rgydF4y2Ba，即速度除以半径(到圆心的距离)的平方。gydF4y2Ba

对于以垂直方向运动的物体，也就是在某一时刻它们是上下颠倒的，向心力必须至少等于重力，所以物体(或人!)不会下落。gydF4y2Ba

摘要目的:gydF4y2Ba

观察向心力的作用，并利用向心力方程预测实验结果。gydF4y2Ba

假设:gydF4y2Ba

当桶旋转得更快时，桶里的水会发生什么?得慢一点吗?gydF4y2Ba

材料:gydF4y2Ba

• 带柄塑料桶gydF4y2Ba
• 规模gydF4y2Ba
• 大罐gydF4y2Ba
• 水gydF4y2Ba
• 米尺gydF4y2Ba
• 笔记本和铅笔gydF4y2Ba

过程:gydF4y2Ba

1. 测量你的手臂从肩膀到手的长度。当旋转桶时，这将是圆的半径。以米为单位记录长度。gydF4y2Ba
2. 在秤上称水桶的重量。记录重量。gydF4y2Ba
3. 把大罐子放在秤上，记录重量。gydF4y2Ba
4. 把水倒进罐子里，记录重量。减去罐子的重量就能得到水的重量。gydF4y2Ba
5. 把水的重量换算成千克。gydF4y2Ba为什么质量单位是千克很重要?gydF4y2Ba
6. 把水倒进桶里。gydF4y2Ba
7. 到外面一个可以喷水的地方。手臂完全伸展，旋转水桶。gydF4y2Ba
8. 越来越慢地摆动水桶，直到水溢出来。gydF4y2Ba
9. 利用向心力方程，计算出你旋转的速度等于桶中水的质量。gydF4y2Ba如何求解速度?这个力有什么意义?这个速度?gydF4y2Ba
10. 用不同质量的水，甚至用不同半径的绳子绑在水桶把手上，重复这个实验。gydF4y2Ba
11. 比较施加在水上的向心力和重力。gydF4y2Ba在给定速度下你能甩多少水?gydF4y2Ba

结果:gydF4y2Ba

水会溢出来gydF4y2Ba的gydF4y2Ba桶gydF4y2Ba当水的重力超过水倒置时施加的向心力时。gydF4y2Ba

为什么?gydF4y2Ba

施加在一个旋转物体上的向心力，比如我们的水桶，也会导致一个相等且相反的离心力，这个离心力是旋转物体施加在抑制质量上的力(摆动水桶的手)。这两种作用力是相反的，当水从头顶经过时，它会把水推到桶底。离心力是惯性的结果——运动物体想要继续直线运动的倾向。当我们把水桶扔到头顶上方作弧形时，水想继续沿直线流动，但我们的手的力量不断地改变了水的方向，所以它反而走了弧线!水的惯性抵制了这种重定向，导致水的力量推到桶的底部。这是牛顿第三定律的一个很好的例子:我们的手拉水桶，使水的方向从直线变成弧线(向心力)，水的离心力将水推到桶底!gydF4y2Ba

这里有一个类似的情况:想象你坐在你父亲的车里。他做了一个非常急转弯，结果，你感觉你被甩到了车门里面。真正的情况是，你的身体想继续向前移动，但转弯的汽车把你的身体拉到了一个新的方向。你身体的小肠会抵抗这种拉力，因为像所有物体一样，它想继续沿直线运动。gydF4y2Ba

现在，让我们来看看数学。gydF4y2Ba

为了求出摆动水桶的速度，你必须计算作用在水上的重力:gydF4y2Ba

FgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba=毫克gydF4y2Ba

FgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba为万有引力，单位为牛顿，gydF4y2Ba米gydF4y2Ba水的质量和gydF4y2BaggydF4y2Ba为重力加速度，在地球上为9.81m/s。gydF4y2Ba

当重力略大于向心力(或离心力)时，水就会从桶中溢出，所以为了简单起见，可以将它们设置为相等，重新排列变量并求解。重量(质量)用千克来测量是很重要的，因为方程中的单位必须一致才能使方程成立。gydF4y2Ba