向心力是效果力,没有施力物体时候是不存在向心力的,一般是某个力充当向心力或者某几个力的作用效果从当向心力。
在物体运动的过程中,如果速度过大,需要的向心力重力已经不能提供的时候就会出现离心运动。一般地球上的物体绕着地球做圆周运动是因为重力改变着运动的方向,由于重力指向圆心,在地球表面上物体总是倾向于具有向心的运动趋势,故地球上的物体,重力提供向心力束缚。当速度达到一定程度的时候,物提倾向于直线运动,但是重力提供的向心加速度有限,所以即使使原本的直线运动弯曲,但是弯曲的曲率变小了,就会出现离心运动,但是离心运动的本质是更大的圆心的圆周运动。
你所说的向心力大于重力,就是需要的提供的向心力大于重力,也就是说重力提供的向心力,已经不能满足物体的圆周运动,物体将离心运动。变成一个更大的圆心的运动。
我猜测你应该想问“过山车在最高点是否会因离心力不足而脱轨坠落?”或者你想问“过山车在最高点是否会因离心力过大而向外甩出去?”
如果,直接回答你的表述“合外力有可能大于所需的向心力而使其离心吗?”
则,我说:不会!
第一、不考虑空气阻力等其他不可避免的力,在最高点时,合外力=轨道压力+车体重力(方向:竖直向下)
当然,这是将某一节车厢作为质点进行受力分析。而实际中,每节车厢之间会有力的传递!
第二、在你认同第一点的前提下,合外力=向心力。这是过山车设计的基本要求。
第三、现代过山车几乎不可能脱轨离心。因为车厢并不像火车车厢那样放置在轨道上,而是像磁悬浮列车一样,上下左右卡紧于轨道。就像我们用双手握住木梯子一样。
但是,如果不计安全与设计的需要,单纯地考虑物理问题,还是一种可能使车体做离心运动。
你如果看过08奥运会的小轮车比赛你就知道了。高速运动物体在小半径坡的坡顶发生的腾空现象,在物理学中称为“失重”。
至于你补充的“例如合外力只是重力”,有两种可能:一、车速为0;二、轨道转弯半径为“无穷大”或叫作“直线轨道”。但此两种情况的前提都是轨道不提供任何压力,比如说,轨道在上、车体在下,车体可以自由坠落。
参考资料:《高中物理》
圆管中就多了一个支持力,这个支持力要么充当向心力,要么充当支持反向心力