A força centrífuga faz o levantamento pesado em cada centrífuga que você encontrar, de bancos de laboratório a plantas lácteas.
Você sente uma versão dele quando o seu carro roda uma curva afiada ou a máquina de lavar bate o ciclo de rotação. A máquina gira amostras ou cargas em alta velocidade. Coisas mais densas se movem para fora mais rápido do que o material mais leve. Essa separação ocorre devido ao aparente empurrão para fora no quadro rotativo.
A força centrífuga conta como uma força fictícia. Ela só aparece quando você descreve o movimento do interior do sistema de rotação. Em um quadro inercial ela desaparece. A fórmula permanece simples: a força é igual a massa vezes velocidade angular vezes quadrado a distância perpendicular do eixo.
Christiaan Huygens nomeou o conceito em 1659.Ele escreveu sobre isso em seu trabalho sobre pendulares e movimento circular.Isaac Newton pegou a ideia e refinou-o no Principia.
Benjamin Robins construiu um dispositivo de braço giratório no início dos anos 1700 para medir a tração de projéteis. A centrífuga moderna chegou mais tarde. Em 1864, Antonin Prandtl esboçou uma máquina de leite para puxar creme do leite mais rápido do que a gravidade só permitiu. Seu irmão Alexander construiu e mostrou uma versão de trabalho em 1875. Gustaf de Laval seguiu com um separador de creme melhorado em 1878, que viu um uso industrial real.
Os antigos agricultores chineses já tinham varrido vasos em cordas para derramar mel a partir da casca.As versões industriais escalaram esse princípio com motores e melhor equilíbrio.
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Caminhe através de uma separação básica. Carregue tubos ou uma tigela com líquido misturado. Inicie o motor. O rotor atinge a velocidade alvo. Partículas mais densas do que o fluido circundante viajam para fora ao longo do raio. Componentes mais leves ficam mais perto do centro ou flutuam para dentro. Pare a rotação e você tem camadas prontas para derramar ou pipeta.
As centrífugas de laboratório modernas atingem centenas de milhares de vezes a gravidade.Ultracentrifugas da década de 1920 permitem aos pesquisadores estudar moléculas grandes pela velocidade com que elas sedimentam.Os modelos analíticos de Theodor Svedberg mediram os pesos moleculares desta forma.
Não confunda as revoluções por minuto com a força real aplicada. O raio importa. Um pequeno rotor em alta rotação pode produzir menos força do que um maior em velocidade moderada. Calcule sempre a força centrífuga relativa quando os protocolos a especificam.
As máquinas de teste avançadas combinam carga centrífuga com vibração. Os engenheiros chamam a configuração de teste CCF. Um estudo publicado construiu um sistema CCF para examinar como as lâminas de turbina falham sob puxão centrífuga simultânea e vibração cíclica. A interação encurta a vida em comparação com qualquer carga sozinha. máquinas semelhantes aparecem em artigos sobre componentes de motores aero onde a fadiga de baixo ciclo e de alto ciclo se sobrepõem com estresse centrífugo estável.
Você vê a mesma física na enorme instalação CHIEF em construção na China. Ele gerará até 1.900 vezes a gravidade da Terra para experimentos materiais e geotécnicos.
Aqui está uma seqüência prática quando você configura uma execução de centrífuga.
- Verifique o equilíbrio do tubo.Uneven carrega os rolamentos danificados e cria riscos de segurança.
- Confirme o raio do rotor e alvo RCF ou RPM do seu protocolo.
- Calcule ou verifique a força usando a fórmula padrão antes de começar.
- Execute uma rotação de teste curta se a amostra for nova ou valiosa.
- Permitir a desaceleração completa antes de abrir a tampa.
Passe qualquer um desses passos e você perde tempo ou arrisca equipamentos.
As pessoas ainda misturam termos centrípeta e centrífuga. A força centrípeta aponta para dentro e mantém o objeto na curva. A força centrífuga é a reação externa que você sente no quadro rotativo. Ambas as descrições têm usos; escolha o quadro que corresponde ao seu problema.
As aplicações continuam a expandir-se. Os laboratórios de sangue giram o plasma e as células separadamente. As plantas de águas residuais removem sólidos. Os processadores de alimentos clarificam sucos e óleos. Os pesquisadores de materiais testam a força sob condições simuladas de alta g. Cada caso começa com o mesmo empurrão externo gerado pela rotação.
As fórmulas e o hardware melhoraram ao longo de dois séculos, mas o núcleo permanece inalterado.