离心现象

离心现象指的是在做圆周运动的物体，当所受向心力突然消失或者是提供不了支撑物体继续做圆周运动的向心力时产生的逐渐远离圆心的移动。

做匀速圆周运动的物体，由于时刻受到向心力的作用，速度的方向不断发生变化，从而维持物体沿圆周运动，此时物体所需的向心力应该满足关系式F=mω2R或F=mv2/R。

如果物体的角速度(或线速度)增大，或者物体受到的向心力变小，即F mω2R或F mv2/R。那么，物体将不能在原来的圆周上运动，要逐渐远离圆心而去：如果物体所需的向心力突然消失，即F=0，那么由于惯性，物体将沿切线方向飞出去，如下图所示。

做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。

从字面上看，“离心”即远离圆心，这是很笼统含混的，剖析开来应包括以下几点：

1、发生离心现象的物体原来一定是向心的，即做圆周运动，否则谈不到离心与否的问题。

2、离心状况包括两种：①沿更大的圆周轨道半径运动，如汽车在光滑的路面上行驶，转弯时打滑外行;②不再做圆周运动，沿切向直线飞出，如转动湿漉漉雨伞时雨滴飞出的运动，以及工厂里转动的砂轮与刀具磨出的砂粒的运动，等等。

1、向心力消失

向心力是可以改变物体的运动方向，若向心力突然消失，于是物体的运动方向不再被改变，由于物体的惯性，物体就会沿着切线方向飞出去。

2、向心力太小

向心力太小就不能让物体保持做圆周运动的速度，速度方向受向心力而变化，但变化是较慢的，这时物体就会逐渐远离圆心而做离心运动。

合力F不足以提供物体做圆周运动的向心力，包括两种情况：原来物体做圆周运动，满足关系式F=Fn=mv2/R。

当Fn不变、F减小时.F Fn mv2/R，原来的圆周运动被破坏，为了维持新的情况下的圆周运动，需减小Fn，使其变为Fn ，此时有F=Fn =mv 2/R或F mv2/R ，即减小v为v ，或增大R为R 。

当F不变、Fn增大时，F Fn mv 2/R，原来的圆周运动被破坏，为了维持新的情况下的圆周运动，需减小Fn，使其变为Fn ，此时有F=Fn =mv 2/R或F mv2/R ，即减小v为v ，或增大R为R 。

可见，无论上述哪种情况，最后都要用减小速度或增大半径来调整，以维持新的情况下的圆周情况。

离心现象的本质是物体惯性的表现。当物体所受到的合外力不足以支撑做圆周运动的向心力，而不是指的受到沿半径向外的作用力。物体做离心运动并不是由于离心力的作用，事实上，离心力是不存在的。物体受离心力做离心运动是人们直观感觉的错误。物体做离心运动是因为向心力突然消失或者向心力太小。

事实上，仅仅这样解释离心运动的原因不是很全面和完整。因为教材只是从合力大小发生变化而得出运动物体要远离圆心运动的结论，但实际上，如果做圆周运动的物体由于某种原因运动速度突然增大时，也会远离圆心。

例如，当人造卫星要从离地较低的圆轨道变到离地较高的圆轨道上去时，所采取的方法就是启动卫星上面的发动机向运动相反方向喷气，使卫星获得动力速度增大，这样就使得在该位置地球对它的引力不足以提供卫星所需的向心力，于是卫星就做远离圆心的运动，实现了变轨的目的。

1、棉花糖机

棉花糖机利用燃气或电加热将白糖溶化成液体。棉花糖机在高速转动的时候，由于内部离心机的作用，融化成液体的白糖通过离心机里的小孔被快速甩出，遇到冷空气后快速拉成细丝，当到达温度较低的外筒时凝固成固体，变成白雪就像棉花。

2、洗衣机中的脱水桶

洗衣机中的脱水桶是一个多孔的金属桶。洗净的衣服在脱水过程中，衣服做离心运动被甩向桶壁，转桶有洞，附在衣服上的水滴的向心力是不足够大的，水滴就会离开衣服。

3、硬币自动分拣机

硬币自动分拣机以离心运动为工作原理而把不同的硬币进行分类、整理与收集。弯道设计的长度与宽窄的不同可以将硬币进行分离。

离心运动在工程技术中有着广泛的应用，利用离心运动制造的机械叫做离心机械，下面简单介绍几种离心机械。

1、离心干燥器

它是用来甩掉湿物体中水分的装置，在纺织厂和家用洗衣机中有着普遍的应用。

离心干燥器的主要构造是一个可以绕轴转动的金属筒，筒壁上有许多小孔，如下图所示。将湿物体放在筒内，当筒的转速达到一定数值后，水滴跟物体的附着力不足以抵杭水滴做圆周运动的向心力，水滴将脱离物体穿过筒上的小孔依靠惯性沿切线飞离圆周轨道，这就是离心干燥器干燥湿物的道理。

2、离心分离器

它是分离浑浊液体中溶液和固体微粒或分离两种不同密度混合液体的装置。

把含有固体微粒的浑浊液体装人试管中，然后把试管放在能够转动的支架上，如下图所示。高速旋转支架，试管就跟着高速旋转，由于固体微粒密度大，会很快集中在试管底部，这样就把固体微粒和溶液分离开来。牛奶分离器就是根据这个原理制成的。

3、离心式水泵

它是工农业生产中常用的提水工具，如下图是离心式水泵的构造示意图。

在一个圆形的套壳内，有一个固定在轴上的、带有叶片的轮B，轮B在迅速转动时，壳内的水随同叶片一起转动。因为水各部分间的吸附力不足以使水做圆周运动，所以一部分水就沿切线方向冲进C管。

这样，壳套内轴的附近变为低压区，大气压就使井水从A管上升到壳套内，替代已经排出的水。新进入壳套内的水义被叶片带着一起转动，甩人C管，这样就连续不断地把井水提到地面上来了。

离心现象虽然有着广泛的应用，但有时也会造成危害，我们要注意避免，对有害的离心运动要努力克服。

当外力减小时，需要减小向心力，以满足新的平衡状态，避免离心现象的发生，可以通过减小速率或增大半径的方法。例如，汽车转弯时，如果车速过大，将会造成交通事故。因此，汽车转弯不允许超过规定的速度。高速转动的飞轮、砂轮也不允许超过最大转速。否则飞轮、砂轮各部分间的相互作用力小于做圆周运动需要的向心力，将使某些部分破裂而做离心运动，甚至造成事故。

当向心力变大时，需要增大外力，同样满足新的平衡状态，避免离心现象的发生。如：乘车时扶好把手、系好安全带便达到了这个目的。再如，飞行员在飞行表演俯冲拉起或翻跟头时，血液由于离心运动向下肢流去，导致大脑缺血，下肢充血，这种现象叫做过载。太大的过载，会引起飞行员暂时失明，甚至昏厥。飞行员只要平时加强训练，就能不断提高抗过载的能力。