物体在做圆周运动时所受的向心力 可以由重力、弹力或摩擦力,以及它们的合力或分力提供。向心力的大小可以通过以下公式计算:
F = mω²r
F = mν²
F = ma
F = mr(4π²/T²)
其中:
F 是向心力,
m 是物体的质量,
ω 是物体的角速度,
r 是物体运动圆的半径,
ν 是物体的线速度,
a 是物体的加速度,
T 是物体的周期。
向心力的方向始终指向圆心,与物体的运动方向垂直,仅改变物体的运动方向而不改变其速率。
例如,在地球表面附近做匀速圆周运动的物体,其向心力主要由地球对物体的引力提供。这个引力可以分解为两个分力:一个分力指向地轴,大小等于物体绕地轴做匀速圆周运动所需的向心力;另一个分力是物体所受的重力。在光滑桌面上,一个小球绕图钉做匀速圆周运动时,其向心力可以由细绳的拉力(弹力)提供。在车转弯时,重力和支持力的合力可以提供向心力。