Question

离心力是一种真实存在的力

Answer 1

地球的自转，会产生一种力，把地球上的物体向外甩出去，这种使旋转的物体远离它的旋转中心的力叫做离心力。

离心力的大小和产生离心力的物体自转速度有关，自转速度越大，离心力越大。

一个自行车的车轮上粘满了泥巴，这时只要快速转动车轮，车轮上的泥巴就向四周飞去。此时，泥巴受到了离心力。泥巴从旋转的车轮上飞出去时，受到了车轮的推力，这推力就是离心力，没有这推力，泥巴不会飞离车轮。

离心力不是虚拟力，是切切实实存在的一种力。

牛顿说“离心力是种虚拟力，并不真实存在。”

关于“离心力是虚拟力”的解释如下:

“想象一个围绕中心旋转的圆盘，角速度为ω。在圆盘上有一个质量为m木块，木块由绳子连接，绳子的另一端固定在圆盘的中心（也是旋转中心），绳长为r。木块随圆盘一同转动，假设没有任何摩擦力，木块的旋转是由于绳子的拉力。在随圆盘一同转动的观察者看来，木块是静止的。根据牛顿定律，木块受到的合力应为零。但是木块只受到一个力，就是绳子的拉力，所以合力不为零。那么这违反牛顿定律吗？牛顿定律只有在惯性系下才成立，但是随圆盘一同转动的观察者所在的参考系是非惯性系，所以牛顿定律在这里不成立。为了使牛顿定律在非惯性系下仍然成立，那么就需要引用一个惯性力，即离心力。离心力的大小为 ，与绳子提供的拉力相等，但方向与之相反。引入离心力后，在随圆盘一同转动的观察者看来，木块同时受到绳子的拉力和离心力，大小相等，方向相反，合力为零。此时木块静止，牛顿定律成立。

假设离心力存在，则与向心力相平衡，物体受力平衡，速度方向不会改变，是平衡态，不可能做圆周运动，所以证明离心力并不存在，即离心力是以力的作用效果来命名的。”（现在称这段话为“离心力是虚拟力的解释”，简称“解释”）。

这个解释是有漏洞的。

1.木块随着圆盘的转动做圆周运动，由于木块与圆盘间无摩擦力，凭什么说圆盘的旋转速度与木块的旋转速度一致？谁能来证明一下？当圆盘旋转起来后，才带动中心点的“那点绳子”转动，中心点的绳子带动整根绳子转动，整根绳子才带动木块旋转，凭什么说圆盘的转动速度与木块一定是相同的？

2.上面的解释说“木块只受到一个力，就是绳子的拉力”，这个说法的意思是木块只受到绳子的拉力，拉力方向是指向圆盘中心的。但这个说法是错误的。

木块之所以旋转，受到的不是绳子的拉力，是绳子自身的弹力。

在“离心力是虚拟力的解释”中，绳子必须是有韧性有弹性的，才能实现“解释”中所描述的情况，如果是一根软软的绳子，则这很绳子会慢慢缠绕在圆盘中心。

绳子是有韧性有弹性的，当圆盘中心转动，靠近圆盘中心的“那点绳子”会跟着转动，（因为绳子的一端是固定圆盘中心的），绳子由于有韧性就会出现弯曲，由于弹力（万有引力）的作用，绳子准备恢复成直直的状态，离圆盘中心远的那部分绳子就会向前运动，最后带动木块向前运动。（在这里完全不考虑摩擦力，因为“解释”中已明确说了，圆盘是光滑的，摩擦力为0）。在这过程中，绳子受到的弹力（万有引力）是垂直于绳子的。简单地说，可以把绳子看成一根有韧性的树枝条，树枝条的一端固定在圆盘中心，圆盘转动，树枝条会变弯曲，然后树枝条在弹力（万有引力）作用下会努力恢复本来直直的状态，即向前弹去，带动末端的木块向前弹去。让树枝条向前运动的弹力是分子之间的作用力，这个分子之间的作用力从根本上说是万有引力，这个力垂直于树枝条。

所以“解释”中说“木块只受到一个力，就是绳子的拉力（拉力指向圆盘中心）”是错误的。

3.“解释”中说“假设离心力存在，则与向心力相平衡”，意思是说木块做圆周运动受到了向心力。这种说法错误。因为既然说到向心力，就是说木块受到的合力是指向圆盘中心的。实际上木块受到的合力并不指向圆盘中心。木块受到的是绳子的弹力，这个弹力从根本上说是万有引力（称为万有引力F1），这个万有引力F1的方向是沿木块圆周运动轨迹的切线方向。这个万有引力F1就是木块受到的离心力，此时，木块之所以没飞出去，是因为木块是通过绳子固定在圆盘中心的，受到一个阻力，阻力与离心力大小相等，方向相反，达到平衡状态。然后接着圆盘继续转动，带动圆盘中心的“那点绳子”转动，绳子产生弹力（即万有引力）带动木块向前运动，此时木块受到的弹力（即万有引力）称为万有引力F2。在F1和F2的共同作用下，木块不得不转弯，沿曲线运动。最终，木块做圆周运动。木块做圆周运动时在任意一个点上受到的力都是几个弹力的合力，这个合力的方向并不指向圆盘的中心。F1和F2都是离心力。

总结：牛顿说“离心力是虚拟力，并不真实存在”的说法是错的，对这个说法的解释有非常大的漏洞，对这个说法的解释是绝对错误的。

再次述说，一个自行车的车轮上粘满了泥巴，这时只要快速转动车轮，车轮上的泥巴就向四周飞去。泥巴之所以从旋转的车轮上飞出去了，是因为受到了车轮给予的推力，如果不受到这个推力，泥巴就飞不出去。这个推力就是离心力，这个推力是真实存在的，所以离心力是真实存在的一种力，不是虚拟力。

下面是网友关于离心力的论述:

“在天体上，卫星在主星边缘做惯性运动，由于主星的引力束缚了卫星，使卫星做圆周公转，如果卫星的惯性运动力（离心力）大于主星的引力束缚力，那卫星便远离中心一些。在地球上，物体在不动的中心边缘做惯性运动，由于物体的结合力束缚物体，使物体做圆周旋转，如果物体的惯性运动力（离心力）大于物体的结合力，那惯性运动的物体便远离中心而去。”

网友关于离心力的论述，是错误的。

分析: 地球上的所有物体都被牢牢吸引着，由于地球自转，这些物体确实受到了离心力，但是受到的离心力非常微弱。如果受到的离心力较大的话，地球上的物体将到处飞散。所以（可以估计）地面上的物体受到的离心力是受到的万有引力的几万分之一。 那么距地面几百千米高的卫星受到的离心力更微弱，也是受到的万有引力的几万分之一。怎么能说卫星受到的离心力大于万有引力，卫星便离中心远一点呢？ 现在问那位网友一下，主星给予卫星离心力，是通过什么实现的呢？毕竟主星与卫星之间是茫茫太空。

以地月系统为例，月球围绕地球公转，有时离地球远点，有时离地球近点，是因为地球与月球间存在万有引力，并且地球是不断运动的，会偏离月球做圆周运动的中心点。月球会受到地球电磁力的作用，这个电磁力就是月球受到的离心力，月球受到的离心力是真实存在的，只是非常微弱，和万有引力不在一个级别。离心力不是月球“远地点和近地点”形成的原因。

地球上的人类受到的离心力与受到的万有引力比起来微不足道，如果受到的离心力大一点，人类就不可能稳稳的站立在地球上。