什么是离心力和向心力？
离心力在我们的日常生活中无处不在，但它是我们认为的吗
当我们在汽车转弯或飞机转弯时，我们会体验到它。我们可以在洗衣机的旋转周期中看到它，也可以在孩子们骑旋转木马的时候看到它。有朝一日，它甚至可以为太空船和空间站提供人造重力。
但离心力常常与它的对应物向心力混淆，因为它们是如此密切相关——本质上是同一枚硬币的两面。
向心力的定义是，“保持物体在弯曲路径上移动所需的力，并朝着旋转中心向内，”而离心力被定义为“物体在弯曲路径上移动时所感受到的、从旋转中心向外作用的表观力，根据韦氏词典，
指出，向心力是一种实际力，离心力是一种表观力。换言之，当在弦上旋转一个质量时，弦对质量施加向内的向心力，而质量似乎对弦施加向外的离心力。
“向心力和离心力之间的差异与不同的‘参照系’有关，也就是说，华盛顿大学的研究物理学家安德鲁甘斯（Andrew A.Ganse）说向心力和离心力实际上是完全相同的力，只是方向相反，因为它们来自不同的参照系。
如果你从外部观察一个旋转系统，你会看到一个向内的向心力作用于将旋转体约束到一个圆形路径上。然而，如果你是旋转系统的一部分，你会感受到一种明显的离心力把你从圆心推离，即使你真正感受到的是向内的向心力，它使你不致偏离正切，但力服从牛顿的运动定律，这个明显的向外的力是由牛顿的运动定律描述的。牛顿第一定律指出“静止的物体将保持静止，运动中的物体将保持运动，除非受到外力的作用。”
如果一个大质量物体在空间中直线运动，其惯性将使其在直线上继续运动，除非外力使其加速向上、减速或改变方向。为了使其在不改变速度的情况下沿圆形路径行驶，必须以与其路径成直角的方向施加连续向心力。这个圆的半径（r）等于质量（m）乘以速度（v）除以向心力（F）的平方，或r=mv^2/F。这个力可以通过简单地重新排列方程F=mv^2/r来计算。
牛顿第三定律指出“对于每一个动作，都有一个相等和相反的反作用力。”正如重力引起的你在地面上施加一个力，地面似乎在你的脚上施加一个相等的相反的力。当你在一辆加速的汽车里，座椅对你施加一个向前的力，就像你对座椅施加一个向后的力一样。
在旋转系统的情况下，向心力将质量向内拉，使其沿着弯曲的路径运动，而质量则由于其惯性而向外推。然而，在每一种情况下，只有一种真正的力被施加，而另一种力只是一种明显的力。
实验室离心机快速旋转，对血液等液体施加向心力，然后根据其密度将其分离。向心力的作用示例
有许多利用向心力的应用。一种是模拟航天发射对宇航员的加速训练。当火箭第一次发射时O含有燃料和氧化剂，它几乎不能移动。然而，当它上升时，它以惊人的速度燃烧燃料，不断失去质量。牛顿第二定律指出力等于质量乘以加速度，或F=ma。在大多数情况下，质量保持不变。然而，对于火箭，它的质量急剧变化，而力，在这种情况下，火箭发动机的推力，几乎保持不变。这会导致加速阶段结束时的加速度增加到正常重力的几倍。美国宇航局使用大型离心机为宇航员准备这种极端加速。在这种应用中，向心力是由座椅靠背向内推动宇航员提供的。
向心力应用的另一个例子是实验室离心机，它用于加速悬浮在液体中的颗粒的沉淀。这种技术的一个常见用途是制备用于分析的血样。根据莱斯大学的实验生物科学网站，“独特的血液结构使得通过差速离心分离血浆中的红细胞和其他形成元素变得非常容易。”
在正常重力下，热运动导致持续的混合，防止血液细胞从全血样本中沉降出来。然而，一台典型的离心机可以达到600到2000倍于正常重力的加速度。这迫使重血红细胞沉淀在底部，并根据其密度将溶液的各种成分分层。
附加资源：
阅读更多关于向心力的资料，来自Swinburne理工大学。从弗吉尼亚大学物理展上了解更多关于离心力的知识。观看本视频解释和比较向心力和离心力，来自SciShow。”这篇文章是由生命科学撰稿人詹妮弗·莱曼于2019年5月10日更新的
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2024-12-26 广告
