Lực Ly Tâm Là Gì? Những điều Thú Vị Về Lực Ly Tâm - Metrotech

Trong bài viết hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về lực ly tâm là gì? Tính chất cũng như công thức tính của lực ly tâm, tìm hiểu sự khác nhau giữa lực ly tâm và lực hướng tâm, máy ly tâm là gì? Ứng dụng của máy ly tâm cũng như nơi nào mua máy ly tâm chất lượng và uy tín nhất trên thị trường.

Tìm hiểu cùng Metrotech bạn nhé!

1. LỰC LY TÂM LÀ GÌ?
2. TÍNH CHẤT CỦA LỰC LY TÂM
3. CÔNG THỨC TÍNH LỰC LY TÂM
4. SỰ KHÁC BIỆT GIỮA LỰC LY TÂM VÀ LỰC HƯỚNG TÂM
5. ỨNG DỤNG LỰC LY TÂM VÀO CUỘC SỐNG
6. MÁY LY TÂM LÀ GÌ?
7. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY LY TÂM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
8. ĐỊA CHỈ CUNG CẤP MÁY LY TÂM CHẤT LƯỢNG, UY TÍN

LỰC LY TÂM LÀ GÌ?

Lực ly tâm (Tiếng Anh: Centrifugal Force) là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính. Nó là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trong trường hợp này là hệ quy chiếu quay.

Ngoài ra cũng có thể hiểu lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác động vào vật đang chuyển động theo một đường cong (thành phần lực vuông góc với vận tốc và làm đổi hướng vận tốc), để giữ cho vật nằm cân bằng trong hệ quy chiếu quay.

Ví dụ về lực ly tâm: Chúng ta cảm thấy lực này khi ngồi trong xe ô-tô đang đổi hướng. Trong khu vui chơi, Khi tàu lượn đi qua những đoạn cong, bạn sẽ cảm thấy bị ép chặt vào ghế ngồi. Khi máy giặt quay, quần áo bên trong bị đẩy ra sát vào thành lồng giặt nhờ lực ly tâm, giúp vắt khô quần áo hiệu quả hơn…

TÍNH CHẤT CỦA LỰC LY TÂM

Trong hệ quy chiếu quán tính, khi không có lực gì tác động vào các vật thể, chúng giữ chuyển động thẳng đều, theo định luật 1 Newton. Tuy nhiên chuyển động thẳng đều này lệch với chuyển động quay của hệ quy chiếu quay. 

Ví dụ về một người ngồi trong xe ô-tô đang đổi hướng: nếu không có lực ma sát giữa người và ghế, người sẽ tiếp tục đi thẳng, còn ô-tô và ghế đổi hướng. Người bị dịch chuyển, một cách tương đối, lệch khỏi ghế.

Nhìn trong hệ quy chiếu quay, các vật thể, vốn chuyển động thẳng đều trong hệ quy chiếu quán tính, bị đẩy ra theo phương xuyên tâm quay. Lực đẩy vật thể ra, quan sát trong hệ quy chiếu này, chính là lực ly tâm.

CÔNG THỨC TÍNH LỰC LY TÂM

Lực ly tâm, giống như mọi loại lực khác, có đơn vị đo là Newton (N). Đây là đơn vị đo lực tiêu chuẩn trong hệ đo lường quốc tế (SI).

Hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính là một dạng của hệ quy chiếu phi quán tính, vì chuyển động của hệ quy chiếu này không thẳng đều. Mọi điểm trong hệ quy chiếu quay với vận tốc góc này không đổi w quanh một tâm cố định so với hệ quy chiếu quán tính.

Vectơ vận tốc tại điểm cách tâm quay bán kính r sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn của điểm quanh tâm quay, và hướng theo chiều quay. Do sau khi quay hết một góc 2π, điểm hoàn thành một quỹ đạo là đường tròn có chu vi dài 2πr, độ lớn không đổi của vectơ vận tốc là wr.

v(t) = {vx(t), vy(t), vz(t)}

Với:

• vz(t) = 0
• vx(t) = wrcos(wt)
• vy(t) = wrsin(wt)

Nếu lấy trục z song song với trục quay; trục x vuông góc với trục quay và theo phương nối từ tâm quay đến điểm đang xét vào lúc t = 0; trục y vuông góc với hai trục còn lại.

Lực quán tính lên vật có khối lượng m tại điểm cách tâm quay r là:

F(t) = – ma(t)

F = -m ω × (ω × r)

với m là khối lượng vật thể

Độ lớn của lực là:

|F| = mw2r

Như vậy vectơ gia tốc cũng quay tròn với vận tốc góc w, luôn vuông góc với vectơ vận tốc, theo phương luôn hướng vào tâm quay. Nó có độ lớn tỷ lệ với bình phương w và với khoảng cách r. Gia tốc trong công thức tính trên là gia tốc ly tâm, cũng có thể biểu diễn bằng biểu thức:

a = w × (w × r)

với w là vectơ vận tốc góc của chuyển động quay của hệ; r là vectơ vị trí từ tâm quay đến điểm đang xét gia tốc ly tâm; × là phép nhân vectơ.

Như vậy, độ lớn của lực ly tâm tỷ lệ thuận với khối lượng của vật chuyển động, với bình phương của tốc độ thẳng, và tỷ lệ nghịch với bán kính của đường cong. Phương của lực ly tâm là đường thẳng nối tâm của đường cong với trọng tâm của vật chuyển động, và chiều là từ tâm của đường cong ra phía ngoài.

SỰ KHÁC BIỆT GIỮA LỰC LY TÂM VÀ LỰC HƯỚNG TÂM

Trong khi hành vi lực hướng tâm để vẽ một cơ thể về phía trung tâm của điểm quay, lực ly tâm đẩy ra khỏi trung tâm. 

Theo quy định của Luật Newton “một cơ thể nghỉ ngơi sẽ vẫn đứng yên, trong khi một cơ thể đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi tác động của một lực lượng bên ngoài”.

Lực hướng tâm cho phép một cơ thể để đi theo một đường tròn mà không cần bay ra tại một tiếp tuyến bằng cách liên tục hoạt động ở một góc độ quyền con đường.

Đối với một đối tượng di chuyển trong một vòng tròn, lực hướng tâm phải có mặt để chống lại lực ly tâm.

Từ góc độ của một đối tượng cố định trên khung quay tham chiếu, các hướng tâm và ly tâm đều bình đẳng về độ lớn, nhưng ngược lại theo hướng. Lực hướng tâm tác động lên cơ thể chuyển động, trong khi các lực ly tâm không. Vì lý do này, lực ly tâm đôi khi được gọi là một lực lượng.

ỨNG DỤNG LỰC LY TÂM VÀO CUỘC SỐNG

Hệ quy chiếu quay giúp tạo ra trường gia tốc nhân tạo với độ lớn điều khiển được bằng tốc độ quay và khoảng cách tới tâm quay. Trường gia tốc nhân tạo có thể được ứng dụng các trạm vũ trụ, như trạm vũ trụ quốc tế, tạo ra một môi trường giúp phi hành gia có cảm giác về trọng lượng biểu kiến, như môi trường sống quen thuộc trên Trái Đất. 

Khả năng điều khiển cảm giác về trọng lượng biểu kiến của trường gia tốc ly tâm cũng được ứng dụng trong các trò chơi cảm giác mạnh như xe lao tốc độ.

Trong trường gia tốc, giúp phân tích các vật chất thành nhiều thành phần. Đây là ứng dụng trong máy phân tích ly tâm. Trường gia tốc ly tâm mạnh trong máy giặt giúp vắt khô quần áo khi trống vắt quay nhanh.

Một ứng dụng kinh điển của lực ty tâm trong cơ khí là bộ điều tốc ly tâm. 

Lực ly tâm cũng được dùng trong bộ ly hợp tự động của một số xe máy hay ô tô. Khi tốc độ quay của động cơ đạt đến ngưỡng thích hợp, lực ly tâm lên các quả nặng trong bộ ly hợp sẽ đủ lớn đến khép chặt các tiếp xúc và chuyển bộ ly hợp sang trạng thái truyền lực khiến xe chuyển bánh. Khi tốc độ động cơ dưới ngưỡng, lực ly tâm không đủ lớn và bộ ly hợp ngắt lực truyền, giúp xe đứng tại chỗ nhưng động cơ vẫn nổ máy.

Lực hướng tâm được sử dụng cho máy ly tâm phòng thí nghiệm. Ở đây, các hạt được treo lơ lửng trong một chất lỏng được tách ra khỏi chất lỏng bằng cách đẩy nhanh ống định hướng để các hạt nặng hơn (ví dụ, các đối tượng có khối lượng cao hơn) được kéo về phía đáy của ống.

Trái Đất quay quanh trục của mình, và chính sự quay này tạo ra lực ly tâm. Lực ly tâm của Trái Đất là một lực tồn tại và có ảnh hưởng đến hình dạng của Trái Đất và một số hiện tượng tự nhiên. Tuy nhiên, do giá trị nhỏ bé của nó so với lực hấp dẫn nên chúng ta không cảm nhận được rõ ràng sự hiện diện của lực này trong cuộc sống hàng ngày.

MÁY LY TÂM LÀ GÌ?

Máy ly tâm là thiết bị được dùng nhiều trong các ngành y tế, hóa học, sinh học,…để phân tách các chất như máu, nước tiểu, hỗn hợp chất trong dầu thô, dầu thành phẩm.

Máy ly tâm là thiết bị sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau. Nó quay xung quanh ống ly tâm với tốc độ quay lớn và tạo ra lực ly tâm cao. Thực hiện quá trình tách hoặc cô đặc các phân tử có khối lượng riêng khác nhau, thường là tách các pha rắn ra khỏi pha lỏng dựa trên kích thước các hạt và mật độ khác nhau giữa chúng nhờ lực ly tâm.

Do ảnh hưởng của trọng lực, hai phần tử có khối lượng khác nhau sẽ lắng ở những tốc độ tương đương với trọng lượng.

Lực ly tâm này sẽ tỉ lệ với tốc độ quay của roto với khoảng cách giữa tâm của roto và ống ly tâm. Do đó, trong một quá trình ly tâm, nhiều roto với kích thước khác nhau có thể được sử dụng.

Mỗi máy ly tâm sẽ có một đồ thị đặc trưng hoặc một bảng thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ quay và lực ly tâm tương ứng với mỗi loại roto nó được chấp nhận.

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY LY TÂM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Bước 1:

• Đặt máy ly tâm trên một bề mặt chắc chắn. Do máy ly tâm quay với tốc độ cao nên nó cần phải được đặt trên một bề mặt cứng và bằng phẳng.

Bước 2: 

• Chọn roto thích hợp để sử dụng ở tốc độ bạn cần. Rotor là thiết bị quay mẫu của bạn.
• Một số Rôto có cánh tay để có thể gắn các ống bơm nhỏ hơn vào, trong khi các rôto khác thiết kế để đặt các ống trực tiếp vào.
• Mỗi loại Rotor được chỉ định cho các ống và tốc độ cụ thể vì vậy phải sử dụng roto phù hợp với các ống mẫu và nằm trong giới hạn tốc độ cần thiết.

Bước 3: 

• Đặt các ống đối diện nhau trong máy ly tâm.
• Nếu bạn chỉ quay 1 mẫu, bạn sẽ cần phải thêm một ống cân bằng trực tiếp đối diện với ống mẫu.
• Nếu bạn quay nhiều hơn 2 ống, chỉ những ống thẳng đối diện nhau mới phải bằng nhau.

Bước 4: 

• Nhập tốc độ của máy Ly tâm: tốc độ quay phụ thuộc vào loại mẫu mà bạn muốn quay.

Bước 5:

• Giữ khoảng cách an toàn trong khi máy ly tâm đang chạy.
• Nếu di chuyển máy ly tâm trong quá trình sử dụng có thể gây ra mất cân bằng và dẫn đến chấn thương.
• Máy ly tâm lớn hơn có thể quay ở tốc độ rất cao và cực kỳ nguy hiểm nếu chúng ở trạng thái không cân bằng.

Bước 6:

• Tắt máy ly tâm nếu nó lắc lư mạnh.
• Mở nắp chỉ sau khi roto đã ngừng hoàn toàn.
• Nhiều máy ly tâm hiện đại có khóa trên chúng sẽ không mở khóa cho đến khi roto dừng lại.
• Máy ly tâm cũ hơn có thể không có tính năng này vì vậy đảm bảo rôto không còn hoạt động trước khi mở nắp.

Bước 7:

• Tháo ống nghiệm cẩn thận sau khi máy ly tâm đã ngừng quay hoàn toàn.
• Cần thao tác với các ống nhẹ nhàng để các mẫu riêng biệt không trộn lẫn lại với nhau.
• Và kiểm tra xem có liệu mẫu có bị rò rỉ hoặc ống bị hỏng hay không.
• Nếu xảy ra tràn, hãy làm sạch rôto và ống nghiệm ngay lập tức.

Bước 8:

• Lau sạch rôto và ly tâm sau mỗi lần sử dụng.
• Để giữ máy ly tâm sạch sẽ và chạy trơn tru, hãy lau nhẹ rôto và máy ly tâm sau khi sử dụng.
• Khi bạn đã hoàn tất, hãy mở nắp để hơi có thể thoát ra ngoài và giúp máy khô ráo.

ĐỊA CHỈ CUNG CẤP MÁY LY TÂM CHẤT LƯỢNG, UY TÍN

Máy ly tâm là thiết bị rất quan trọng của nhiều khâu sản xuất khác nhau trong các lĩnh vực công nghiệp. Chính về thế Metrotech ra đời với sứ mệnh là cung cấp đến cho quý khách hàng những sản phẩm máy ly tâm chất lượng tốt nhất, chế độ hậu mãi hài lòng đến với khách hàng.