1.2 离心力的存在证明

亚里士多德是著名的古希腊哲学家，同时也是著名的科学家。早在两千多年前亚里士多德就发现了旋转作用，他通过旋转作用想到，让盛水容器旋转就可使里面盛的水不流出来。图1-2反映的就是这种情形。之前人们常常认为这是离心力的作用，是一种使物体脱离旋转中心的力作用的结果。可事实上，这种情形的发生完全是惯性作用的结果。

图1-2 离心力的存在证明

离心力在力学上被定义为，旋转的物体对系线的拉力或压在其曲线轨道的实际存在的力。这种力是物体做直线运动时最主要的阻碍力，因此排除了水桶旋转时离心力的存在。那么水桶究竟是为什么发生旋转的呢？在弄清楚这个问题之前，我们还需要明白这样一种现象：假设我们在水桶壁上凿开一个洞，那么盛在里面的水将会向什么方向流呢？

图1-2显示了在没有重力的情况下，水流会因惯性沿圆周AB的切线AK涌出，可实际情况是重力必然存在，因此水流将会沿抛物线AP流出。当圆周速度足够大时，AP将会在AB的外面。由此我们可以知道，除非旋转方向恰好与水桶开口的方向相反，否则水不会从桶内流出。

那么在旋转木桶向心加速度大于或等于重力加速度时，也就是使水流出的轨迹在水桶本身运动轨迹之外时，旋转水桶需要多大的速度才能使水不流出桶外呢。其中计算向心加速度a的公式为：a=v2/R。

公式中的v为圆周速度，R为圆形轨迹的半径。我们就很容易得出下列不等式

a≥g

假设圆形轨迹的半径R是70cm，则

2.6m差不多相当于水桶周长的2/3，也就是说只要我们每秒转水桶2/3圈，水桶里的水就不会流出来。

在生活中有一种离心浇铸技术就是依据这个原理实现的，即当容器水平旋转时，里面的液体会施力在容器壁上。而离心浇铸技术中的液体相对密度不均匀，会呈现出不同的层次，那些相对密度大的就远离旋转中心，相对密度小的则靠近旋转中心，从而分离出其中的气体，使气体散落到四周的空白处，以避免形成气泡。离心浇铸技术浇铸的物体既方便耐用，又成本低廉。