向心力与离心力
胡良
深圳市宏源清实业有限公司
摘要：离心力与向心力相平衡，体现为物体受力平衡；但这种平衡是动态的平衡，随着速度方向的改变，力的方向也相应的改变（力的方向与运动方向垂直）。
关键词：离心力，向心力，空间曲率，惯性系，非惯性系，背景空间
作者：总工，高工，硕士，副董事长
1离心力的经典含义
在惯性参考系下，是不存在离心力；而只有在非惯性参考系下（例如，旋转参考系）才存在离心力（惯性力）。离心力是一种虚拟力（惯性的体现），其可使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里，离心力是指在一个非惯性参考系下，观测到的一种惯性力（与向心力的平衡）。而在拉格朗日力学中，离心力是指在某个广义坐标下的广义力。
2离心力的本质
对于一个围绕中心旋转的圆盘，假设角速度是，ω；而在该圆盘上有一个铁块，质量大小是m；铁块用弹簧（弹簧的质量忽略不计）连接，弹簧的长度是r；而弹簧的另一端固定在圆盘的中心（旋转中心）。
如果，铁块随某个圆盘一起转动（假设铁块与圆盘之间没有任何摩擦力），在随圆盘一同转动的观测者看来，铁块是静止的；铁块受到的合力应为零（依据牛顿定律）。
铁块受到了弹簧的拉力，这意味着，铁块还受到一个离心力，所以合力才是零；也就是说，离心力的大小与弹簧提供的拉力大小相等，而方向相反。
当物体在做非直线匀速运动时（例如，圆周运动，转弯运动）；因为，物体质量形成的惯性，将迫使物体依然沿着运动轨迹的切线方向（瞬间前进的直线方向）运动，体现为离心力。
3离心力的表达式
对于非惯性系（例如，相对转动）中的物体（例如铁块），所受离心力可表达为，
F=m*α=m*ω^(2)*r , 其中，
F，离心力，量纲是，[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]；
α，向心加速度，量纲是，[L^(1)T^(-2)]；
m，质量，量纲是，[L^(3)T^(-1)]；
ω，量纲是，[L^(0)T^(-1)]，非惯性系自身转动的角速度，该离心力方向为沿着半径方向及背离圆心；
r，圆周运动的半径，量纲是，[L^(1)T^(0)]。
值得一提的是，离心力与向心力相平衡，体现为物体受力平衡；但这种平衡是动态的平衡，随着速度方向的改变，力的方向也相应的改变（力的方向与运动方向垂直）。
根据量子三维常数理论，弹簧提供的拉力（向心力）改变了物体（铁块）的运动轨迹的曲率，才产生了相应的离心力。换句话说，如果弹簧不提供的拉力（向心力），则物体（铁块）将沿着直线方向运行。
匀速圆周运动的切线速度方向时刻在变化，这意味着，存在向心加速度（向心加速度方向也时刻在变化）。假如，有一个大转盘在作匀速圆周运动，大转盘上有一个铁块，则该铁块会受到惯性离心力。
值得注意的是，此时没有任何施力物推动铁块；换句话说，离心力是一种惯性的表现，当离心力大于向心力时，物体会做远离圆心的运动，这种现象就是离心现象。
根据量子三维常数理论，弹簧提供的拉力（向心力）相当于万有引力，类似于广义相对论中的空间曲率。