离心力(centrifugal force)是一种虚拟力或称惯性力,它使旋转的物体远离它的旋转中心。在非惯性参考系(如旋转参考系)下,牛顿运动定律依然能够使用,而离心力就是在这个参考系下为了保持牛顿运动定律而引入的一个力。
离心力的计算公式是:
\[ F = m \omega^2 r \]
其中:
\( F \) 表示离心力的大小,单位是牛顿(N);
\( m \) 表示物体的质量,单位是千克(kg);
\( \omega \) 表示物体圆周运动的角速度,单位是弧度/秒(rad/s);
\( r \) 表示物体离旋转中心的距离,单位是米(m)。
此外,离心力通常以相对离心力 \( F_{cf} \) 表示,即离心力 \( F \) 的大小相对于地球引力(G)的多少倍,单位为g。其计算公式如下:
\[ F_{cf} = \frac{F}{mg} = \frac{m \omega^2 r}{mg} = \frac{\omega^2 r}{g} = \left( \frac{2 \pi r}{g} \right)^2 \]
其中 \( g \) 是地球引力加速度,约为 \( 9.8 \, \text{m/s}^2 \)。
需要注意的是,离心力并不是真实存在的力,而是一种惯性力的体现。在惯性参考系下是没有离心力的,只有在非惯性参考系下(如旋转参考系)才需要有惯性力。