为什么物体受向心力就能做匀速圆周运动?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/24 09:08:17
为什么物体受向心力就能做匀速圆周运动?
为什么物体受向心力就能做匀速圆周运动?
为什么物体受向心力就能做匀速圆周运动?
虽然我是大学生,但是我觉得你不能鄙视高中水平.毕竟高中照样有高手存在.
好了,废话少说,言归正传.
首先你的提问就有问题.受向心力只是物体做匀速圆周运动的必要条件,却不是充分条件!
物体在没有外力作用下,是做匀速直线运动或者静止.这是惯性定理,相信你应该很熟悉.因此,当物体偏离了直线轨道,必然要受到一个力的作用.而我们又知道,当力的方向与物体的运动方向保持在一条直线上时,物体仍然是要在该条直线上做变速运动（注意不一定非得匀变速,如果力是一个变力的话,就是非匀变速了）；因此曲线运动的产生必然是受到了与运动方向成一定夹角的力的作用才会形成的.
那么匀速圆周运动受到的力又是如何的呢?我们暂且不去理论推导它,单从直观上（我们考虑到对称性）,我们也会觉得匀速圆周运动的物体受到的力应该指向圆心,并且这个力的大小应该始终不能变.这是宇宙非常美妙的一个组合状态.只有这样,才是一个非常美妙的平衡（你在学物理的过程中,要经常回到直观与哲学的层面上去,这样才有可能真正学透物理）.
那么如果单要从理论上,该怎么推导呢?如果你是个高中生,这个推导方法对你来说非常困难.高中的课本上直接就给出实验上的结果,这个结果是对的,而且是非常严格的.理论上的推导应该做这几步工作.首先确定力的方向,其次确定力的大小.我不跟你说具体的推导方法了,百度上不好写公式,而且你也不一定能看懂.但推导的思路我可以给你：要想知道力,首先必须知道加速度；而加速度的获取很显然是通过加速度的定义公式.但是请记住,高中的时候你可能很少注意到加速度的那个定义公式的矢量性,因为你们经常碰到的都是在一条直线上而且还是同一方向上的速度的变化,因此只需要相加或者相减,但是对于曲线运动,速度的方向首先就已经是一直在变了,因此必然要考虑到方向.而且更为重要的是,我们必须获取到某一个时刻点上的加速度,因此加速度公式中的那个时间的改变应该是非常非常小,从而能使运动的轨迹几乎就在一个点上,然后你这时候再通过矢量的运算,就能发现加速度的方向确实是指向圆心.而且,到了大学以后,你也就会有能力算出那个值,和实验得出的值在误差范围内完全一致.
但是我们回过头来必须要明白,牛顿第二定律给出的式子告诉了你力和加速度的关系.那么,如果一个不学物理的人,跟他说力和加速度,他就会觉得这是两个风马牛不相及的量,为什么他们却能说的是同一回事呢?所以,你学了牛顿第二定律就要明白,这里力是原因,加速度是结果.是由于力施加在物体上,才导致了加速度的产生!同样的道理,向心力是原因,圆周运动是结果,原因导致了结果!
但是,有时候我们又碰到这样的问题,为什么给了一个向心力,有时候物体要离心,有时又要向心,有时却能刚好做圆周运动呢?我做这样一个比喻你就明白了.假如小明是一个喜欢花钱的小孩,而且又眼里只有钱,没有情.那么,当他的父母给了他刚好足够的钱时,小明会既不离开父母,又不会对父母很亲和；当父母给了他非常多的钱时,他就会拼命往父母这里靠；当父母给的钱太少了,他就不跟父母好了,就不断疏离他们.同样的道理也在于此.但是你要始终记住,父母是给钱的动力,是原因；小明是受利者,他的行动完全取决于父母的表现,因此是结果.而向心力呢,它是原因,它能提供多少,就制约着物体的运动了.
讲了那么多,其实大学里也很少讲这些东西,或者根本就不会讲,完全都是靠我在高中时的思考.我觉得你还是不能鄙视你的同龄人.
另外,你叫人回答这个很深入本质的问题,给的分却那么少,是不是有点那个了?希望你学习越来越好!然后能够成为咱们国家的一名伟大的物理学家^_^
力是改变物体运动状态的原因，在向心力作用下物体不断改变运动方向，在向心力大小合适的情况下就做匀速圆周运动。
你是嫌高中水平太低了，入不了你的法眼；还是太高了，你看不懂？说清楚点，我好决定回不回答，顺便提一句：我已度过了高中生涯。。。还有这种问题课本上一般都能找到答案，毕竟只是定义一类的基础原理问题。