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离心力计算器
离心力计算器帮助您根据物体的质量、速度和旋转半径找到作用在旋转物体上的力。您不仅可以使用它来计算离心力,还可以计算物体的加速度和角速度。继续阅读以了解离心力的定义以及如何应用离心力方程。
对于直线运动物体的力和加速度之间的关系,可以在我们的加速度计算器中找到。
如何计算离心力
按照以下简单步骤计算离心力:
- 找到物体的质量 - 例如,10 kg。
- 确定旋转半径。假设它是 2 m。
- 确定物体的速度。它可以等于 5 m/s。如果您只知道角速度,可以使用公式 v = ω ⋅ 2 ⋅ π ⋅ r 来计算速度。
- 使用离心力方程:F = m v² / r。在我们的例子中,它将等于 (10 kg) × (5 m/s)² / (2 m) = 125 kg⋅m/s² = 125 N。
- 或者您可以直接将数据输入我们的计算器 :)
我们的离心力计算器还可以使用简单公式 a = F / m 来找到离心加速度 a。它也可以反向工作 - 例如,您可以在给定速度、离心力和半径的情况下找到物体的质量。
离心力方程
如果您知道物体的速度,只需使用以下公式:
如果您只知道角速度 ω,可以通过简单地将其乘以圆形路径的周长来重新计算为正常速度。使用以下方程:
其中:
- F 是以牛顿表示的力
- m 是物体的质量
- v 是速度
- r 是半径
离心力计算示例
假设我们要计算一个质量为 10 kg 的物体在半径为 2 m 的圆形轨道上以 5 m/s 速度运动时的离心力:
计算过程:
1. 物体质量:m = 10 kg
2. 旋转半径:r = 2 m
3. 物体速度:v = 5 m/s
4. 应用公式:F = m × v² / r = 10 × 5² / 2 = 10 × 25 / 2 = 125 N
因此,该物体受到的离心力为 125 牛顿。
离心力定义
离心力是在每个旋转物体中产生的惯性力。它只在旋转参考系中需要 - 换句话说,当我们从运动物体的角度观察系统时。
牛顿第一定律: 根据牛顿第一定律,如果没有力作用在物体上,它会沿直线运动。要发生旋转,必须施加离心力 - 从旋转中心向外作用。
例如,您可以想象一块用绳子旋转的石头。离心力是阻止它向旋转中心(即向您的手)移动的力。
转弯汽车示例: 计算转弯汽车的离心力时,您可以使用我们的离心力计算器工具或按以下步骤进行:找出曲率半径(假设 150 米),定义汽车速度作为切向速度(假设 50km/h),将汽车质量(1,000 kg)乘以速度的平方,然后除以曲率半径,结果是 1286 牛顿。
下一步做什么?
我们的离心力计算器还可以使用简单公式 a = F / m 来找到离心加速度 a。
它也可以反向工作 - 例如,您可以在给定速度、离心力和半径的情况下找到物体的质量。
由于您知道物体的质量和速度,您还可以找到它的动能。
此外,您可以通过访问我们的动能计算器进一步探索动能的概念。
常见问题
什么是离心力?
旋转物体的离心力是一种将物体从旋转中心向外拉的外力。它是一种惯性力,对向心力产生反作用。
离心力与向心力的区别是什么?
离心力和向心力是相同的,但方向相反。离心力指向与旋转中心相反的方向,而向心力指向旋转中心。
1米半径旋转木马的离心力是多少?
对于离心力计算,我们需要中心半径、旋转速度和物体质量。考虑到您重 70kg,可以在 2 秒内完成一次 360° 旋转(每分钟 30 次旋转或 30 rpm),您体验到的离心力是 690.9 牛顿。
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| tangentialVelocity | number | 5.0 | 否 | 物体的切向运动速度,当速度类型为切向速度时必填 |
| mass | number | 10.0 | 否 | 旋转物体的质量 |
| forceUnit | string | N | 否 | 离心力结果的计量单位 |
| radius | number | 2.0 | 否 | 物体到旋转中心的距离 |
| radiusUnit | string | m | 否 | 旋转半径的计量单位 |
| massUnit | string | kg | 否 | 质量的计量单位 |
| tangentialVelocityUnit | string | m/s | 否 | 切向速度的计量单位 |
| accelerationUnit | string | m/s² | 否 | 离心加速度结果的计量单位 |
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| centrifugalForce | number | 计算得出的离心力大小 | |
| effectiveTangentialVelocity | number | 用于计算的切向速度值 | |
| centrifugalAcceleration | number | 计算得出的离心加速度大小 | |
| forceUnit | string | 离心力的计量单位 | |
| tangentialVelocityUnit | string | 切向速度的计量单位 | |
| accelerationUnit | string | 离心加速度的计量单位 |
| 错误码 | 错误信息 | 描述 |
|---|---|---|
| FP00000 | 成功 | |
| FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例
