作者TKB5566 (= =)
看板Physics
标题[问题]为何物体作等速率圆周运动，受力是向心力
时间Sun Aug 20 14:54:42 2023
最近在自学大一普物，读到等速率圆周运动的部分，我看水管的教学影片，
都说物体作等速率圆周运动时，受到的力就是向心力。
若是物体被绑在绳子上作圆周运动，例如锥动摆，张力提供向心力。
若是车子转弯，静摩擦力提供向心力。
若是行星绕着恒星转，万有引力提供向心力。
我在水管教学影片上看到的说明是，
物体做等速率但改变运动方向的运动，就是受向心力。
但我不懂以上这句话为何成立，
为何物体等速率且同时改变运动方向，就一定是受向心力呢？
另一个例子，就是人坐在车子里面，车子突然急转弯，那车子内的人就会向外甩，
这个情况，车子转弯，车子内的人受到的是向内的力，所以人依照惯性会向外甩，
但是为何人所受向内的力，就可以被称作是向心力呢？
向内应该不能直接衍伸成向心吧？？
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 111.125.132.128 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1692514484.A.EA8.html
1F：推 leptoneta: 牛顿第一运动定律 若物体不受外力 运动状态不会改变 08/20 16:13
2F：推 crazyjonas: 向内的力以直角座标分解为两互垂直分量，与速度平行 08/20 16:35
3F：→ crazyjonas: 的分量称为切线加速度，会改变速度快慢；与速度垂直 08/20 16:35
4F：→ crazyjonas: 的分量称为法线加速度或向心加速度，因为法线必通过 08/20 16:35
5F：→ crazyjonas: 圆心 08/20 16:35
法线必过圆心，观察圆周运动的过程，似乎真的是这样，但是请问有更General的解释吗？
※ 编辑: TKB5566 (111.125.132.128 台湾), 08/20/2023 16:52:21
6F：→ WuCH1022: 转弯时的向心力 车子是地面摩擦力 08/20 16:58
7F：→ WuCH1022: 人则需要对车子出力才会获得向心力 08/20 16:59
8F：→ WuCH1022: 不信你把车门拆了不绑安全带然後高速转弯试试看 08/20 16:59
9F：→ tim32142000: 等速率的限制，切线加速度等於0 08/20 18:50
10F：→ crazyjonas: 法线会通过曲率中心 是数学定义。更白话的话，或许可 08/20 19:15
11F：→ crazyjonas: 说 要改变前进方向 必定需要与前进方向垂直的力 也就 08/20 19:15
12F：→ crazyjonas: 是法线方向的力并造成法线加速度 而法线加速度与速度 08/20 19:15
13F：→ crazyjonas: 的比例 可定义出曲率中心。 08/20 19:15
所以能够改变物体运动方向的力，会成为向心力，是因为数学定义的关系？
也就是说不是先有一个圆和圆心让向心力去指向，而是透过向心力画出一个圆，
然後这个圆必然可让向心力指向圆心？
※ 编辑: TKB5566 (36.229.151.228 台湾), 08/20/2023 22:18:40
14F：→ crazyjonas: 建议阅读等速圆周运动向心加速度公式的推理过程 或许 08/21 03:08
15F：→ crazyjonas: 会更能感受向心加速度(及向心力)必指向圆心的现象。 08/21 03:08
16F：推 crazyjonas: 前述的 法线必通过曲率中心 说是数学上的定义或许不 08/21 03:18
17F：→ crazyjonas: 太对 或许说是数学上必然的结果比较适当。 08/21 03:18
18F：推 comeandgo: 就翻译误导而已 我上课都叫转向力 比较直觉 数学上如前 08/21 03:23
19F：→ comeandgo: 几楼所说没什麽错 08/21 03:23
20F：推 void: 没有什麽误导 他标题都说等速率圆周运动那该向内的力向量方 08/21 04:59
21F：→ void: 向必然通过圆心阿 08/21 04:59
22F：推 HDT: 误导什麽了？ 08/21 08:52
23F：推 ithic: 原po的标题虽然是等速率圆周运动，但我感觉上色卡住的点是 08/21 22:18
24F：→ ithic: 当推广到等速率转弯时，不一定会有一个固定不变的圆心和半 08/21 22:18
25F：→ ithic: 径（例如法线加速度不断改变），所以不知道能不能称之为向 08/21 22:18
26F：→ ithic: 心力？ 08/21 22:18
27F：推 ithic: 如果问题是在这，那可以思考任何一个「瞬间」都可以找出当 08/21 22:24
28F：→ ithic: 下的圆跟对应的向心力，没有要求整个运动过程都要保持一致 08/21 22:24
29F：→ ithic: 。 08/21 22:24
30F：→ sputtering: 抗拒向心加速度(法线加速度)是惯性力(离心力)，当绳子 09/12 10:46
31F：→ sputtering: 绳子放开，石头会因惯性沿着切线方向前进 09/12 10:48
33F：推 fragmentwing: 物体本来等速向前 被向心力（重力或是绳子的张力） 02/29 13:52
34F：→ fragmentwing: 拉住 刚好又形成物体往前但与被拉的距离通算後与向 02/29 13:53
35F：→ fragmentwing: 心力的心距离不变 才变成等速率圆周运动 02/29 13:53
36F：→ fragmentwing: 而这个“刚好”其实很容易达成 以竹蝉为例 只要没有 02/29 13:55
37F：→ fragmentwing: 甩到绳子断掉 这个“刚好”必定会在竹蝉有足够动能 02/29 13:55
38F：→ fragmentwing: 後 在绳子的受力极限内达成 02/29 13:55