一个离开太阳系的航天探测器是美国国家航空航天局1972年发射的“先锋10”号航天探测器。

“先锋10”号被用来观测太阳系最外围的行星。在经过了海王星的轨道之后，它和后来的航天探测器一起，将在太空中进行无引导航行，它是第一个离开太阳系的人造装置。星际探测器是如何穿越太阳系的？航天探测器不可能携带足够的燃料使其穿越太阳系。它在太空之间航行是依赖自身的惯性和行星的万有引力。为了启动电脑和航行系统，航天探测器不是依靠太阳能，而是依靠电能。由放射同位素的衰变生成的热量产生它所需要的电。

探测器还通过利用其他行星万有引力所形成的势能和动能来加速，从而使自己穿越太阳系。圆周运动绕转和旋转的区别是什么？尽管在日常对话中这两个术语经常被交换使用，它们的意思却是不同的。旋转是指绕旋转体内的轴旋转，比如旋转的地球。地球每24小时绕内部的南-北轴旋转。而绕转是指物体绕外部的轴旋转。地球365天绕太阳旋转，太阳就是地球的外轴。

所以地球的运动既是绕转也是旋转。什么是向心力？向心力是维持物体做圆周运动的力。所有弯曲及旋转的物体都受向心力的作用。

使一串钥匙绕绳旋转的力是绳子的向心力，力的角度适合钥匙做圆周运动，但如果没有作用于圆周中心的向心力，钥匙就会做直线运动而不唱片的外圈和里圈，哪个转得更快？回答这个问题有两种方式。其中之一是唱片的外圈和里圈以同样的速度旋转。外圈和里圈的起始点和终止点都在同一处，并且旋转一周所用的时间相同。这种测量的方法叫做角速度测量法。角速度或者转动速度的测量是由唱片在特定时间内旋转的周数决定的。

另外一种方法是测量线速度，即一段时间旋转的距离。圆的几何学原理表明外圈比内圈的圆周大。因此，唱片外圈要比内圈旋转得快。因为在时间相同的情况下，外圈旋转过的距离比内圈要大。会旋转。向心力的公式是$F = m v ^ { 2 } / r$，即向心力等于质量乘以速度的平方再除以半径。在过山车倒转时人们为什么不会掉下来？无论是哪种形式的绕转和旋转，都存在向心力。

比如说，地球的重力向心力作用在月球上。这个向心力和月球的切向速度使月球在几乎是圆形的轨道上绕地球旋转。当过山车在轨道上旋转时，它受到了向心力的作用，该向心力来自车轨和滑道壁。这种力量能防止乘坐者飞离轨道。同理，向心力也作用在圆的中心，但物体的速度是由圆的直线正切决定的。这一原理使过山车倒转行驶成为可能。什么是离心力？实际上离心力并不是力，它是人们在做圆周运动时的一种感觉。

离心力使人觉得受到向外的推力，这种推力使自己远离圆的中心，但实际情况并非如此。惯性使人保持与圆形轨迹相切的直线运动，而向心力又将人朝圆的中心吸引，阻止人以直线路径离开圆周。离心力只是一个虚拟的力。为什么在斜面上会旋转？在高速公路的出口岔道和赛车跑道上，汽车在快速行驶的情况下，转弯会非常危险。

在这样的路面上，经常建造一些倾斜的路面。倾斜路面是向旋转中心有略微倾斜的路面。惯性定律表明当汽车快速行驶时，它有以此速度快速行驶的趋势。如果高速行驶的汽车想要在水平路面上转弯，转动汽车的向心力是轮胎和路面之间的摩擦力。然而，如果有斜面存在，向心力就不仅仅是轮胎和路面之间的摩擦力，而且还有路面的正交力和支撑力。

这些力使汽车转弯时能够朝圆周的中心行驶，阻止汽车在快速行驶时偏离转弯轨道。在搭乘游乐场的乘坐装置时，人是如何被固定在位子上的？过山车的倒转回旋。在搭乘游乐场的乘坐装置时，有3个力将人固定在位子上。

最主要的力是旋转器械产生的向心力，它阻止游客以与圆形路径正切的直线路径偏离旋转轨道。当乘坐装置的旋转速度足够大时，向心力就会大到使人觉得自己被抛出去（假想的离心力）。这种虚拟的力是由人想要偏离旋转轨道的惯性引起的。第二个力是乘坐装置表面和游客衣物之间的摩擦力。摩擦力阻止人们从位子上滑下。第三个主要的力是人的重力，向下的重力抵消了向上的摩擦力，使人固定在位子上。

旋转水桶时，里面的水怎样能留存下来？如果水桶以垂直圆周旋转，水似乎会因为引力而溢出。然而，如果转动的速度足够快，水桶中的水就会同时具有水平速率和向下的力量。

因为水桶不会垂直落下，水自然也不会垂直流出。这个例子与为什么人造卫星绕地球旋转以及我们为什么能在过山车倒转时仍然留在座位上相似。汽车在快速转弯和慢速转弯时所受的向心力哪个大一些？在速率相同的情况下，快速转弯时游乐场的乘坐装置依靠向心力。汽车所受的向心力要大一些。

比如说，两台汽车以同样的直线速度行驶然后转弯，处在车道里面的汽车需要用更大的力来操纵方向盘和车轮使其转弯。处在外车道的汽车转弯更为缓慢，因此它转弯时需要的向心力就小。当旋转半径减小时，就得增加旋转所需要的向心力。为什么飞机转弯时需要向内倾斜？为了使飞机在空中转弯，升力（使飞机保持在空中的力）必须指向圆周的中心。

升力的一个分力是使飞机转弯的向心力。一旦飞机完成了转弯，它就回到原有的水平位置，这时，升力朝上作用于飞机（想知道更多流体和飞机的信息，请参照“流体”一章）。在未来的太空站中，圆周运动和向心力能起到什么作用？一个圆形的太空站将以预定的速率旋转来产生一个模拟的重力场。

在旋转太空站中的宇航员有以直线正切方向的力偏离太空站做圆周运动的倾向，因此这种模拟重力场可以在太空站内壁产生向心力阻止这种事情的发生。在向心力和惯性的作用下，宇航员会觉得自己被抛到太空站的墙壁上。

在这艺术家描绘了旋转太空站内部的情况：重力是由向心力引起的。这幅画展示了旋转太空站外部的情形。个事例中，墙壁起到了地面的作用，宇航员就可以在墙壁上行走-就好像在地面上行走一样，因为和在地面上行走的情形一样，身体是朝向这个方向移动的。

太空站的圆形结构可以使宇航员在圆形的墙上行走，就好像我们在地球上绕着地球外围的圆形轨道行走一样。最后，如果半径和转动速度正确时，宇航员也许会因为“模拟”的重力而产生“模拟的”9.8米／秒2的加速度。旋转运动转矩什么是转矩？转矩是应用在物体上引起物体旋转的力。转矩被用来打开房门、拧螺丝、旋转轮子和荡秋千。尽管力作用在这些物体上，但是力没有使物体产生直线上的加速度，而是产生了旋转。

将作用在物体上的力和力与旋转轴之间的距离相乘就能得出转矩的大小。比如说，如果有50牛顿的力被应用到了门上（通过推门把手），这个力与旋转轴（折页）之间的距离是1米，用来开门的转矩总量是50牛顿·米。什么是杠杆臂？杠杆臂是旋转轴与受力点之间的距离。在上述的例子中，杠杆臂是折页（旋转轴）与门把手（受力点）之间的距离。

转矩作用在物体上的结果是杠杆作用，杠杆作用或转矩就是力乘以杠杆臂的长度。为什么长的扳手能更容易地将坚果打开？长的扳手有长的杠杆臂，因此在打开坚果的过程中能够提供更大的转矩。增加的转矩意味着比起短的扳手，长扳手只需要较小的力就能将坚果打开。为什么门把手要安装在尽可能远的位置？将门把手安装在尽可能远的位置是因为人在开门时，可以不用费力就将门打开。比如说，如果要打开一个1米宽的门需要50牛顿的力。

如果门把手安装在门的中间（离折页0.5米远），人就得使用100牛顿的力作用在门把手上将门打开。然而，如果门把手安装在门的外沿上（现在门把手安装的位置），这个人只需要使用50牛顿的力就可以将门打开。两种情况下的转矩都是50牛顿·米，但将门把手安装在门外沿时使用的力是门把手安装在门中间位置的一半。