生活中的離心運動

陳助興

【摘 要】離心現(xiàn)象是日常生活中常見的現(xiàn)象，例如砂輪磨刀時打磨下來的熾熱微粒沿切線方向飛出；洗衣機脫水筒在高速旋轉(zhuǎn)時，可將附著在衣物上的水分甩掉，高速公路上，汽車作半徑較小的轉(zhuǎn)彎時，坐在車上的人明顯感到有向外運動的趨勢等。關(guān)于離心運動，越來越被人們所理解，也制作出越來越多的離心機械。

【關(guān)鍵詞】離心運動；離心機械；應(yīng)用

最近在復(fù)習(xí)高一物理知識《離心運動及現(xiàn)象》時，發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)于離心運動應(yīng)用的有趣的生活例子，使我對離心運動有了更進(jìn)一步的理解。所謂的離心運動：就是做勻速圓周運動的物體，在所受的合力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，物體所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動。下面我們一起來了解一下離心運動在生活中的一些應(yīng)用。

1洗衣機的甩干桶是利用什么原理甩干衣物

洗衣機的甩干筒壁上有許多小洞，當(dāng)我們將濕衣服放進(jìn)去甩干的時候，甩干筒飛快的旋轉(zhuǎn)，衣服就附著在筒內(nèi)壁隨筒高速旋轉(zhuǎn)，此時衣服里的水在離心力的作用下從甩干桶的小洞跑出去了，所以就把衣服甩干了。

2制作“棉花”糖的原理

我們小時候大都喜歡吃棉花糖，而且當(dāng)時一定非常奇怪.為什么一顆一顆的白砂糖，經(jīng)過機器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花”不斷向外“飛出”？

原來制作“棉花”糖機器的內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。當(dāng)內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去成為絲狀，到達(dá)溫度較低的外筒迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團團棉花。

3醫(yī)學(xué)血液分離器

醫(yī)學(xué)上血液離心分離裝置如圖所示，當(dāng)離心分離器帶著試管繞豎直軸高速旋轉(zhuǎn)時，兩個試管幾乎處于水平位置，如圖所示，只需將兩種沉淀的加速度進(jìn)行比較，就可比較其沉淀的快慢。

3.1關(guān)于離心沉淀：設(shè)試管中液體的密度為ρ0，內(nèi)有密度為ρ、體積為ΔV的微小顆粒，其中ρ>ρ0，當(dāng)離心分離器帶著試管高速旋轉(zhuǎn)時，試管中與轉(zhuǎn)軸相距r、體積為ΔV的液滴做圓周運動，向心力為F=ρ0ΔVω2r這個向心力肯定是周圍的液體所提供的，而“懸浮”在試管中的體積為ΔV，密度為ρ（ρ>ρ0）的微小顆粒，它若處在該處，隨離心分離器旋轉(zhuǎn)時所需向心力為F′=ρΔVω2r而周圍液體所能提供向心力只有F=ρ0ΔVω2r，因為ρ>ρ0，所以F

3.2關(guān)于“重力沉淀”：液體中的微小顆粒的重力為G=ρΔVg，而所受浮力為F′=ρΔVg，則微粒下沉的加速度為。

3.3比較以上兩個加速度可以發(fā)現(xiàn)，只要ω2r>g，即ω>，離心沉淀就比重力沉淀快。所以我們?yōu)榱思涌煅悍蛛x，通常讓機器轉(zhuǎn)得快些和讓機器臂長適當(dāng)?shù)拇笮?/p>

所以醫(yī)學(xué)上通常采用離心沉淀來快速的讓血液沉淀，可以比自然的重力沉淀快得多。

當(dāng)然，現(xiàn)實生活中關(guān)于離心運動應(yīng)用的例子舉不勝舉。比如：汽車轉(zhuǎn)彎的過程、工廠里高速運轉(zhuǎn)電砂輪或飛輪、游戲樂園里的海盜船等等，都是值得我們?nèi)ヌ骄康摹Ｒ虼耍覀儜?yīng)該好好的學(xué)習(xí)物理知識，讓物理知識從生活中來，再到生活中去！

參考文獻(xiàn)：

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[3]泵的原理.機械工業(yè)出版，2010.3.