La force centrifugeuse fait le levage lourd dans chaque centrifuge que vous rencontrez, des bancs de laboratoire aux usines laitières.
Vous sentez une version de celui-ci lorsque votre voiture tourne une courbe aiguë ou que la machine à laver frappe un cycle de rotation. La machine tourne des échantillons ou des charges à grande vitesse. Les objets plus denses se déplacent vers l'extérieur plus rapidement que le matériau plus léger. Cette séparation se produit en raison de la poussée apparente vers l'extérieur dans le cadre rotatif.
La force centrifuge est considérée comme une force fictive. Elle n'apparaît que lorsque vous décrivez le mouvement à partir de l'intérieur du système de rotation. Dans un cadre inertiel, elle disparaît. La formule reste simple: la force est égale à la masse fois la vitesse angulaire fois le carré de la distance perpendiculaire de l'axe.
Christiaan Huygens a nommé le concept en 1659.Il a écrit à ce sujet dans son travail sur les pendules et le mouvement circulaire.Isaac Newton a pris l'idée et l'a raffinée dans le Principia.
Benjamin Robins a construit un dispositif de bras en mouvement dans les années 1700 pour mesurer la traction des projectiles. La centrifugeuse moderne est arrivée plus tard. En 1864, Antonin Prandtl a dessiné une machine laitière pour tirer la crème du lait plus rapidement que la gravité seule ne le permettait. Son frère Alexander a construit et montré une version fonctionnelle en 1875. Gustaf de Laval a suivi avec un séparateur de crème amélioré en 1878 qui a vu un véritable usage industriel.
Les anciens agriculteurs chinois avaient déjà bouclé des pots sur des cordes pour faire pousser du miel à partir de la cuillère Les versions industrielles ont élargi ce principe avec des moteurs et un meilleur équilibre.
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Promenez-vous à travers une séparation de base. Charger des tuyaux ou un bol avec du liquide mélangé. Démarrer le moteur. Le rotor atteint la vitesse cible. Les particules plus denses que le liquide environnant se déplacent vers l'extérieur le long du rayon. Les composants plus légers restent plus proches du centre ou flottent vers l'intérieur. Arrêter la rotation et vous avez des couches prêtes à verser ou à pipetter.
Les centrifuges de laboratoire modernes atteignent des centaines de milliers de fois la gravité. Les ultracentrifuges depuis les années 1920 permettent aux chercheurs d'étudier les grandes molécules en fonction de la rapidité avec laquelle elles sédimentent.Les modèles analytiques de Theodor Svedberg mesurent ainsi les poids moléculaires.
Ne confondez pas les révolutions par minute avec la force réelle appliquée. Le rayon compte. Un petit rotor à haute vitesse de rotation peut produire moins de force qu'un rotor plus grand à vitesse modérée. Calculez toujours la force centrifugeuse relative lorsque les protocoles la spécifient.
Les rigs d'essai avancés combinent la charge centrifugeuse avec la vibration. Les ingénieurs appellent le test de configuration CCF. Une étude publiée a construit un système CCF pour examiner comment les lames de turbine échouent sous la traction centrifuge simultanée et la vibration cyclique. L'interaction raccourcit la durée de vie par rapport à l'une ou l'autre charge seule. Des rigs similaires apparaissent dans les documents sur les composants de moteurs aéronautiques où la fatigue à faible cycle et à cycle élevé se chevauchent avec un stress centrifuge stable.
Vous voyez la même physique dans la vaste installation CHIEF en cours de construction en Chine. Il générera jusqu'à 1 900 fois la gravité de la Terre pour les expériences matérielles et géotechniques.
Voici une séquence pratique lors de la configuration d'une centrifuge.
- Vérifiez l'équilibre des tuyaux. Unein charge les roulements endommagés et crée des risques de sécurité.
- Confirmez le rayon du rotor et ciblez RCF ou RPM à partir de votre protocole.
- Calculer ou vérifier la force en utilisant la formule standard avant de commencer.
- Exécutez un court tour de test si l'échantillon est nouveau ou de valeur.
- Permettez une décélération complète avant d’ouvrir le bouchon.
Dépasser l’une de ces étapes et vous perdez du temps ou risquez l’équipement.
Les gens mélangent toujours les termes centrifuge et centrifuge. La force centrifuge pointe vers l'intérieur et maintient l'objet sur la courbe. La force centrifuge est la réaction extérieure que vous ressentez dans le cadre rotatif. Les deux descriptions ont des usages; choisissez le cadre qui correspond à votre problème.
Les applications continuent d’élargir.Les laboratoires de sang tournent le plasma et les cellules.Les usines d’eau usée éliminent les solides.Les transformateurs alimentaires clarifient les jus et les huiles.Les chercheurs en matériaux testent la résistance dans des conditions de haute-g simulées.Chaque cas commence par la même pression extérieure générée par la rotation.
Les formules et le matériel ont été améliorés au cours de deux siècles, mais le noyau reste inchangé. Spin l'échantillon, laissez la densité faire le tri, récolter les fractions séparées.