常见匀速圆周运动的向心力分析(借助复数的指数表达式导出匀速圆周运动的向心力公式)

常见匀速圆周运动的向心力分析(借助复数的指数表达式导出匀速圆周运动的向心力公式)(1)

如上图所示,物体沿逆时针作半径为r的匀速圆周运动,角速度为ω,当t=0时,物体位于点(r,0),当时间为t时,物体所处的位置用复数z表示,其辐角为θ=ωt,z的指数表达式为

常见匀速圆周运动的向心力分析(借助复数的指数表达式导出匀速圆周运动的向心力公式)(2)

设物体质量为m,受到的向心力为F,根据牛顿第二定律

常见匀速圆周运动的向心力分析(借助复数的指数表达式导出匀速圆周运动的向心力公式)(3)

其中

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表示t时刻物体所处的位置的径向单位矢量,这样我们便得到了匀速圆周运动的向心力公式

常见匀速圆周运动的向心力分析(借助复数的指数表达式导出匀速圆周运动的向心力公式)(5)

负号表示向心力F的方向与径向单位矢量r0的方向相反。

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