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向心力與向心加速度

壹個物體做圓周運 動時,沿半徑指 向圓心方向的外力(或外力沿半徑指向圓心方向的分力)稱為 向心力,又稱 法 向力。

向心力公式:F向=mrω^2

=mv^2/r

=mvω

=4π^2mr/T^2

=4π^2mrf^2

1、勻速圓周運動是非勻速曲線運動(或稱空加速運動)

勻速圓周運動的速度方向時刻改變,必定存在加速度.從運動學角度可以證明,做勻速圓周運動的物體的加速度大小為a=v^2/r=ω^2r,方向總是指向圓心,因此勻速圓周運動的加速度,叫向心加速度。向心加速度只改變速度的方向,不改變速度的大小。

勻速圓周運動的速度和加速度,雖然大小均不變,但它們的方向卻時刻變化。因此,勻速圓周運動是變速運動,而且是非勻變速運動。

2、對向心力的認識

(1)向心力是從力的效果來命名的,因為它產生指向圓心的加速度,所以稱它為向心力。它不是具有確定性質的某種類型的力。相反,任何性質的力都可以作為向心力。實際上它可是某種性質的壹個力,或某個力的分力,還可以是幾個不同性質的力沿著半徑指向圓心的合外力。

(2)向心力為何不把物體拉向圓心

做圓周運動的物體,速度方向時刻要改變,為了改變物體速度的方向,需要壹定大小的力,設想物體沒有受力,那麽在慣性作用下不是會沿著切線方向飛出去嗎?而物體做圓周運動時,向心力的大小恰好就等於所需要的力,因而它沒有“余力”把物體拉向圓心。實際上,如果向心力大於做圓周運動所需的值,就確實會把物體拉向圓心。

3.勻速圓周運動和非勻速圓周運動

圓周運動按照速度大小是否變化可分為勻速圓周運動和非勻速圓周運動兩類。

做勻速圓周運動的物體,速度大小不變,只是方向改變,因此加速度總是指向圓心,其大小不變;合外力亦總是指向圓心,大小不變。

做非勻速圓周運動的物體,速度方向和大小均變,它除了有指向圓心的加速度外,還有沿切線方向的加速度,所以合加速度不指向圓心,所受合外力也不指向圓心。物體的向心加速度大小a=v^2/r隨v值變化,向心力a隨F=ma值變化.例如,小球沿豎直平面內的光滑圓軌道運動,如圖所示,球從上向下通過A點時的受兩個力作用,其中重力G方向與Va相同,使小球速度大小發生變化,軌道彈力N與Va垂直,指向圓心,使小球速度方向發生變化,即提供小球做圓周運動的向心力,合力F與Va成壹角度,並不指向圓心。

4.在勻速圓周運動中,合外力不改變線速度大小,向心力即為物體所受的合外力;在變速圓周運動中,合外力壹方面要改變線速度的大小,另壹方面要改變線速度的方向,所以向心力不壹定等於物體所受的合外力,並且由於變速圓周運動線速度大小不恒定,所以變速圓周運動中向心力大小不恒定。 由牛 頓第二定律,向心力 產生的加速度就是向 心加速度。

方向:指向圓心。可理解為做圓周運動物體加速度在指向圓心方向上的分量。

公式:a=rω^2=v^2/r=4π^2r/T^2

所有做曲線運動的物體都有向心加速度,向心加速度反映速度方向變化的快慢。

向心加速度又叫法向加速度,意思是指向曲線的法線方向的加速度。

當物體的速度大小也發生變化時,還有沿軌跡切線方向也有加速度,叫做切向加速度。

向心加速度的速度始終與速度方向垂直。