轉動運動與角動量

向心加速度(centripetal acceleration)

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向心加速度是那個「朝向圓心」的加速度,它使任何做圓周運動的物體不致沿直線飛出去。這個詞字面意思就是「尋找中心」。你把它的效果感受為向內的拉扯,當車子過急彎或旋轉木馬帶你轉圈時。少了它就完全不會有彎——物體會照牛頓第一定律直直前進。

精確地說,對以速率 v 繞半徑 r 之圓運動的物體,向心加速度大小為 a_c = v^2 / r,也可用角速度寫成 a_c = omega^2 r。它總是從物體直直指向圓心,與速度成直角。它的任務是改變速度的方向而非大小——在等速圓周運動中,它讓速度不斷轉向卻從不使其加快。

公式告訴你有兩種方式對它提出更高要求:跑更快(因為有平方,速率加倍則加速度變成四倍),或轉更急的彎(r 更小)。這正是高速過急彎遠比緩彎吃力的原因,也是賽道要把彎道傾斜的原因。

一輛車以 v = 20 m/s 過半徑 50 m 的彎。它的向心加速度為 a_c = v^2 / r = 400 / 50 = 8 m/s^2——約 0.8 g,指向彎道的圓心。

速率加倍,因為 v^2,向心加速度變成四倍。

向心加速度是真實的且指向內側;在地面參考系裡並不存在向外的「離心加速度」。那股向外的感覺,只是你身體的慣性想沿直線前進。

又称
center-seeking accelerationradial accelerationa_c徑向加速度