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离心机分离物质加速度

发布时间:2019-08-07人气:246

      我们共同来研究一下离心机的工作原理,并通过研究离心机的工作原理来理解并掌握浮力和离心力在加快物质沉降过程中的作用,通过本期题目,同学们可以对离心力有更为深刻的认识和理解,并通过这个题目中设计的场景,简单的理解一下很多影视作品中的太空船为什么都在旋转了,这个旋转运动会产生怎样的作用效果,以及在旋转中的太空船中,重力的方向具体指向那边,是不是与地球表面的重力方向相同?这些问题的答案其实都在这个题目中有所涉及,当然小编并没有非常全面的在解题过程中说明上面的问题,但在后面的题目的分析过程中,小编在着重讲授离心力的时候,对上述问题都会详细说明的。



      首先由于离心机在运行过程时,试管其实是在围绕转轴做匀速圆周运动的,此时如果以试管为参考系的话,由于试管本身并不是惯性系,具有向心加速度,因此在以试管为参考系时,就必须引入惯性力修正,来进一步分析试管中物体的运动情况,当然,通过现象已经知道,试管中的颗粒其实是在做匀加速直线运动的,即试管中的颗粒要产生一个相对于试管的沿半径向外方向的加速度,当然这个加速度并不是向心加速度,或者说于向心加速度一点儿关系都没有,那为了计算这个沉降加速度,就必须要对颗粒经行受力分析,当然这就到了必须要着重说明白的地方了。


      由于颗粒受到惯性力修正,这个虽然不存在,但是有实际效果的力上来,由于离心机在转动过程中,其向心加速度于相比于重力加速度会大很多的,因此在图3的受力分析中,应该还有重力的作用,但是由于重力非常微弱,就被忽略掉了,此时这个惯性力修正对于试管中的颗粒而言,就充当了一个非常好的视重力的作用,也就是上面说的离心力的作用,因为对于颗粒而言重力的方向是沿着半径方向向外的,因此对于试管中颗粒受到的浮力而言,应该于重力相反,也就是指向圆心的方向,同时由于浮力的大小其实是于当地的重力加速度有关的,因此在试管中物体的重力加速度的大小与向心力大小相等,因此对于浮力而言,其公式中的重力加速度一项仍旧应该等于向心加速度。


      对上面所说的几个现象都比较明确了,其实飞船的旋转主要是为了利用离心力来模拟产生重力加速度,因此从这个角度上来说,背离旋转轴的一侧应该是飞船的地面,而靠近旋转轴的一侧应该是飞船中所说的上面或天上。

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