我們共同來研究一下離心機(jī)的工作原理,并通過研究離心機(jī)的工作原理來理解并掌握浮力和離心力在加快物質(zhì)沉降過程中的作用,通過本期題目,同學(xué)們可以對離心力有更為深刻的認(rèn)識和理解,并通過這個題目中設(shè)計的場景,簡單的理解一下很多影視作品中的太空船為什么都在旋轉(zhuǎn)了,這個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動會產(chǎn)生怎樣的作用效果,以及在旋轉(zhuǎn)中的太空船中,重力的方向具體指向那邊,是不是與地球表面的重力方向相同?這些問題的答案其實(shí)都在這個題目中有所涉及,當(dāng)然小編并沒有非常全面的在解題過程中說明上面的問題,但在后面的題目的分析過程中,小編在著重講授離心力的時候,對上述問題都會詳細(xì)說明的。
首先由于離心機(jī)在運(yùn)行過程時,試管其實(shí)是在圍繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動的,此時如果以試管為參考系的話,由于試管本身并不是慣性系,具有向心加速度,因此在以試管為參考系時,就必須引入慣性力修正,來進(jìn)一步分析試管中物體的運(yùn)動情況,當(dāng)然,通過現(xiàn)象已經(jīng)知道,試管中的顆粒其實(shí)是在做勻加速直線運(yùn)動的,即試管中的顆粒要產(chǎn)生一個相對于試管的沿半徑向外方向的加速度,當(dāng)然這個加速度并不是向心加速度,或者說于向心加速度一點(diǎn)兒關(guān)系都沒有,那為了計算這個沉降加速度,就必須要對顆粒經(jīng)行受力分析,當(dāng)然這就到了必須要著重說明白的地方了。
由于顆粒受到慣性力修正,這個雖然不存在,但是有實(shí)際效果的力上來,由于離心機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中,其向心加速度于相比于重力加速度會大很多的,因此在圖3的受力分析中,應(yīng)該還有重力的作用,但是由于重力非常微弱,就被忽略掉了,此時這個慣性力修正對于試管中的顆粒而言,就充當(dāng)了一個非常好的視重力的作用,也就是上面說的離心力的作用,因?yàn)閷τ陬w粒而言重力的方向是沿著半徑方向向外的,因此對于試管中顆粒受到的浮力而言,應(yīng)該于重力相反,也就是指向圓心的方向,同時由于浮力的大小其實(shí)是于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)的,因此在試管中物體的重力加速度的大小與向心力大小相等,因此對于浮力而言,其公式中的重力加速度一項仍舊應(yīng)該等于向心加速度。
對上面所說的幾個現(xiàn)象都比較明確了,其實(shí)飛船的旋轉(zhuǎn)主要是為了利用離心力來模擬產(chǎn)生重力加速度,因此從這個角度上來說,背離旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)應(yīng)該是飛船的地面,而靠近旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)應(yīng)該是飛船中所說的上面或天上。