离心力

假设你坐在一列火车上，火车开始快速转弯。你会觉得自己被推到车外，如果你真的在一个急转弯处快速行驶，你可能不得不抓住什么东西来保持不动。你所感受到的向外的力通常被称为离心力。严格地说，它根本不是一种力量(我们将在后面解释这个神秘的评论)，但它确实感觉像是一种力量。这是怎么回事?

物理学最基本的定律之一，牛顿第一定律说，除非受到外力的作用，物体将保持静止或继续以匀速直线运动。也就是说，要改变方向或速度，物体必须受到力的作用。因此，为了让你绕过一个弯道，必须有一个力起作用(也作用在火车上)，这个力，无论在特定的情况下是什么，都被称为向心力。没有这个力，你会继续走直线。你所感受到的离心力是由你的惯性造成的，当你的环境在做圆周运动时，你倾向于走直线，所以你觉得你被向外推。你最终会绕过弯道，因为你的座椅对你有推力，提供了一个真实的力(前面提到的向心力)，加速你绕过弯道。使火车转弯的向心力来自于轨道对车轮的推动。有了这个讨论，我们看到有两种方法来考虑当你绕过弯道时的力平衡。

1.从站在轨道边上的人的角度来看，你在改变方向，一个真实的力使你和火车改变方向，这符合牛顿定律。

2.从你自己的角度来看，你相对于火车是静止的。如果你不看窗外，你不知道你正在转弯。似乎有两种力作用在你身上:离心力把你推出去，而座椅(向心力)把你往另一个方向推回来。在这个参照系中，牛顿定律被满足，因为这两个力互相抵消了。也就是说，在火车的参照系中，你保持静止，在座位上的向心力把你推进去和离心力把你推出去之间有一个力的平衡。

离心力是因此，这确实是一个装置，使我们能够在一个旋转的参照系中使用牛顿定律:我们可以说，牛顿定律在一个旋转的参照系中是满足的，只要我们引入一个额外的力，离心力。在本章的附录a中有一个关于这个力的简单公式。如果一个质量为m的物体以速度v，沿半径r的圆周运动，那么离心力fen，由cmv 2给出

单位质量的离心力就是v2/r。

在地球上，我们也会遇到类似的情况。地球实际上旋转得很快;它一天转一圈，地球表面在赤道处的速度相当可观，为每小时460米/秒，或略快于每小时1000英里。因此，坐在地球表面上，我们肯定会受到一种离心力，它试图把我们抛向太空。我们之所以能舒服地呆在地面上，是因为重力压倒了离心力，这一点很快就能计算出来。地球的半径约为6300公里，因此用公式3.1，单位质量的离心力为

4602 - = 0.03 m s-2。(3.2)

这个值应该与地球表面每单位质量的重力(即重力加速度)进行比较，即9.8 m s-2。因此，离心效应是相当小的，尽管还没有小到我们无法测量它。事实上，由于离心力效应在赤道处最大，而在两极处减小到零，随着时间的推移，地球在赤道处形成了一个轻微的隆起，使得表观重力线(实际重力加上离心力)垂直于地球表面。(事实上，从地球中心到地表的距离，赤道要比两极大30公里左右。)除此之外，离心力并不是特别重要，它的影响可以通过必要时稍微改变重力的值来考虑。

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