对于空间站或飞船中的失重情况,和桥面类似,因为人受到的重力都用于向心力,就无法对空间站地板产生压力,也就可以飘起来了,所以重力不能一心二用。
至于离心运动,是因为向心力不足,无法足够快的改变运动方向,导致物理沿切线方向飞出去或慢慢远离圆心,无法保持圆周运动。
做圆周运动的题目,第一是要找到那个圆形运动轨迹,以及圆心和半径。第二是要分析研究对象受力的合力作为向心力。
下面看一个题目。
分析:
这道题主要是考的是对自行车绕圈运动的受力模型建立,
首先找到那个圆。 这个要建立一个空间想象,圆和圆心在过运动员重心与地面平行的平面上,因而向心力也和地面平行。向心力水平向右,指向圆心。
第二做受力分析。需要建立坐标系,以及研究对象受到哪些力的作用。
受力分析及坐标系建立如下图:
对于第一问,因为没有摩擦力,即向心力全由支持力N提供,mg被N的向上分力平衡,没有起到提供向心力的作用。
这个比较容易做。
第二问,因为速度大于第一问的得到的速度,即向心力不能只靠N提供,自行车有向外做离心运动的趋势,需要有摩擦力帮忙,因而,会有一个向内的摩擦力,其水平分量提供向心力。这样,做上图中的坐标系,N的向上分力平衡f的向下分力和mg,N和f的水平分力提供向心力。这样,就可以联立两个方程,进行求解。
这一问关键是要理解这种场景,自行车速度过快可能会向外漂移的情况,从而理解摩擦力的产生原因。
所以,物理和数学的不同,在于要理解实际物理环境的各种因素,就像失重情况的理解,如果不细心思考和体会,是很难真正理解清楚的。
因而,学好物理,不仅仅要明白原理,还要理解不同场景的物理环境,这就要多做题并消化吸收才行。