【問題】關於向心力的疑問


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人造衛心繞著地球跑

把萬有引力當成向心力

那為什麼不會漂走

作用在衛心上的力情況是如何?????????

那我們人在地球上不會漂走

是因為萬有引力太大 還是離心力太小 還是有其他因素????????

大家都說離心力只是假想力

但還是搞不太懂

她跟向心力到底什麼關係???

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人造衛心繞著地球跑

把萬有引力當成向心力

那為什麼不會漂走

作用在衛心上的力情況是如何???????

那我們人在地球上不會漂走

是因為萬有引力太大 還是離心力太小 還是有其他因素????????

大家都說離心力只是假想力

但還是搞不太懂

她跟向心力到底什麼關係???

你看看,如果在我們的軌道半徑6372000公尺(方便計算所以簡化),若要使運動重力全部變成向心力9.8m/s^2(方便計算所以簡化),根據向心加速度=v^2/r,則速度平方等於62445600(m^2/s^2),所以所需要的速度大約是7900(m/s),也就是28440(km/s),這好像有點困難喔!

其實說把萬有引力當成向心力這種說法比較容易被混淆,我國中就只能這樣死記,高中後我思考後認為,所謂把萬有引力當成向心力的意思是說如果切線方向運動速度所需要的向心力等於重力時,那麼人造衛星就等同於在進行圓周運動。他受重力,所以還是會往內掉,但是因為本身的速度關係,掉落的幅度會接近於軌道曲率,而成圓周運動(《觀念物理》有這個觀念)。

所以人類會受重力期時會不斷下落,但是因為下面有龐大的地殼作正向力支撐,所以不會繼續下落。不過比較精準的講法是,地球的龐大質量造成時空扭曲,造成人類會趨向於地球人類質心(非常非常非常靠近地球質心)運動,但是因為地球表面阻止了我們下落,所以就會停在地球表面(《世界只有方糖那麼大》裡面有提到)

離心力的話很多物理書都有提到,為何說他是假想力?因為這股力量是由於在非慣性座標系觀察所產生的現象,而根本沒有施力來源,根本談不上是力(就牛頓力學對於力的標準而言,因為他沒有反作用力)。在進行圓周運動的時候,物體的運動是趨向於切線方向,但是因為向心力使得物體改變方向,但由於慣性,所以會感受到一股向外的力量,這就是離心力的簡單敘述。真正要去計算離心力必須要使用非慣性座標系的轉換,對於我來說有困難,所以不做贅述。

而所謂向心力一定要和離心力相等也是錯的,是向心力反作用力也是錯的(定義根本錯誤),是要彌補向心力也是有問題,只能說比較有關係的是由於向心力讓物體改變運動,進而讓觀察者感受到離心力,就是這樣。

我怕我觀念有錯

還請高人指點xd

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7155711

萬有引力提供了衛星所需的向心力

因此衛星不會跑開(當萬有引力夠大或衛星轉的夠慢時 因為衛星轉的越快 所需的向心力越大)

如果所有的地球引力都用作向心力(重力場強度=向心加速度)

衛星上便呈現"失重"狀態

---------------------------------------------------------------------------------------------

人站在地表

地球引力造成了重力

雖然地球自轉的向心力的反作用力(離心力 這是標準定義)

會造成向外飛出去的力

但與重力相比

實不足道矣~~~

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其實說把萬有引力當成向心力這種說法比較容易被混淆,我國中就只能這樣死記,高中後我思考後認為,所謂把萬有引力當成向心力的意思是說如果切線方向運動速度所需要的向心力等於重力時,那麼人造衛星就等同於在進行圓周運動。他受重力,所以還是會往內掉,但是因為本身的速度關係,掉落的幅度會接近於軌道曲率,而成圓周運動(《觀念物理》有這個觀念)。

我認為你這邊把事情想的太複雜了點,雖然你用的是個非常典型的說明方法。

但是對於某些人可能會造成更深的誤解

很多時候,要說明清楚一個概念,其實得先和該人詳談多次,才能搞清楚到底問題出在什麼地方。

我自己是不喜歡「往內掉」這個講法:什麼叫「內」?

你這樣講起來,好像是說:衛星會掉下來,但是地面也會跟著變低,所以衛星不會碰到地面。

但是這樣完全忽略了一個重點:萬有引力的方向會隨著衛星的位置而改變。

正因為萬有引力是個連心力,才能作為衛星圓周運動的向心力

而你並沒有提到這點

而所謂向心力一定要和離心力相等也是錯的

向心力一定等於離心力,因為:

由於向心力讓物體改變運動,進而讓觀察者感受到離心力

向心力是物體實際受到的力,而離心力正是向心力造成的物體座標系上的假想力。

假想力和實際受力大小相等方向相反。

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我認為你這邊把事情想的太複雜了點,雖然你用的是個非常典型的說明方法。

但是對於某些人可能會造成更深的誤解

很多時候,要說明清楚一個概念,其實得先和該人詳談多次,才能搞清楚到底問題出在什麼地方。

我自己是不喜歡「往內掉」這個講法:什麼叫「內」?

你這樣講起來,好像是說:衛星會掉下來,但是地面也會跟著變低,所以衛星不會碰到地面。

但是這樣完全忽略了一個重點:萬有引力的方向會隨著衛星的位置而改變。

正因為萬有引力是個連心力,才能作為衛星圓周運動的向心力

而你並沒有提到這點

向心力一定等於離心力,因為:

向心力是物體實際受到的力,而離心力正是向心力造成的物體座標系上的假想力。

假想力和實際受力大小相等方向相反。

雖然說重力方向會因為位置改變葉隨之改變,不過還是往地球中心吸引

所以所謂往「內」是指向地球、衛星系統質心

這樣比較明確了點

離心力等於向心力,這是在普通情況,就是單純的轉動座標系裡觀察者所觀察到的現象(將座標做過相對加速度的轉換)

不過如果在複雜的系統裡就不一定成立

且注意:科里奧氏力這個假想力也不容忽略

離心力 = mω^2r 科奧拉力 = -2mω × v (ω 是觀察者的角速度)

http://docs.google.com/gviewa=v&q=cache:7v8mvzc6ktgJ:www.ngsir.netfirms.com/Q/ME/MQ10.pdf+離心力&hl=zh-TW&gl=tw

這個網站給你參考看看,第六頁以後有個較為複雜系統的例子給你參考

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離心力等於向心力,這是在普通情況,就是單純的轉動座標系裡觀察者所觀察到的現象(將座標做過相對加速度的轉換)

不過如果在複雜的系統裡就不一定成立

且注意:科里奧氏力這個假想力也不容忽略

離心力 = mω^2r 科奧拉力 = -2mω × v (ω 是觀察者的角速度)

http://docs.google.com/gviewa=v&q=cache:7v8mvzc6ktgJ:www.ngsir.netfirms.com/Q/ME/MQ10.pdf+離心力&hl=zh-TW&gl=tw

這個網站給你參考看看,第六頁以後有個較為複雜系統的例子給你參考

科氏力不是離心力,你提這幹麻= =

系統複雜時,向心力還是等於離心力,只是你要搞清楚哪個力才是你想要的「向心力」

你那個網頁開不起來,不過任意向量A在等角速度ω旋轉座標系裡的轉換是:

dA/dt → dA/dt + ω×A

所以,如果令A = r,則:

dr/dt → dr/dt + ω×r i.e. v → v + ω×r

當座標系轉起來時,速度變成原速度v + 旋轉速度ω×r

那麼加速度就是:

dv/dt → dv/dt + ω×v,又 v → v + ω×r

所以:

dv/dt → d(v + ω×r )/dt + ω×(v + ω×r)

= dv/dt + ω×v + ω×v + ω×(ω×r)

= dv/dt + 2ω×v + ω×(ω×r)

加速度變成原加速度dv/dt + 科氏力因子 2ω×v + 向心力 ω×(ω×r)

如果在旋轉座標系上面觀測,後兩項會造成該座標系的假想力,大小相等方向相反

於是:總假想力 = 科氏力-2ω×v + 離心力ω×(ω×r)

即使旋轉的情況很複雜,還是可以拆成各個分量,然後各自有各自的科氏力和離心力

不管怎麼樣,離心力一定和向心力大小相等方向相反

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一定要空行空那麼大嗎= =

所以是說:

我們發射衛心的時候控制V

而V的方向隨時都在變

因而造成一個慣性 就是離心力

這個離心力大小正好跟萬有引力相等

所以不會跑掉

是這樣嗎

看你想用哪種觀點來解釋:

1. 從衛星上來看:

這是個加速度座標系,因此,慣性會造成假想力,在這裡就是離心力。對於衛星上的人來說,他們同時受到兩個力:假想力(離心力)和重力,那麼這兩個力相等,所以衛星達成力平衡,可以維持原有的運動情況(圓周運動)。

*你大致上採用了這個說法

2. 從地球上看:

衛星要做圓周運動,而這需要向心力。重力提供了這個向心力,拉住衛星,就像用繩子繫住石頭然後旋轉。如果衛星速度太慢,那只有一小部份的重力被作為向心力使用,而其餘的仍然會把衛星拉下來;當衛星速度夠快,那全部的重力都被作為向心力使用,衛星就會持續旋轉而不下墜。

我比較喜歡2.的說法,因為我不喜歡非慣性座標系。

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