Lực ly tâm là gì? Kể tên một số ứng dụng của lực ly tâm

Chu Văn An

Lực ly tâm là gì?lực ly tâm và lực hướng tâm có những ứng dụng gì? Đó là một số vấn đề liên quan đến lực ly tâm mà nhiều bạn vẫn đang thắc mắc. Vì vậy, chúng tôi đã đi tìm hiểu chi tiết và tổng hợp lại trong bài viết dưới đây. Hãy theo dõi cùng chúng tôi.

Lực ly tâm là gì?

Lực ly tâm là gì?

Lực ly tâm là lực quán tính xuất hiện trên mọi vật đứng yên trong hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính. Đó là hệ quả của trường gia tốc xuất hiện trong hệ quy chiếu không quán tính hoặc hệ quy chiếu quay.

Một khái niệm khác về lực ly tâm là “Lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác dụng lên một vật chuyển động theo đường cong có thành phần lực vuông góc với vận tốc và làm cho vận tốc đổi hướng giữ cho vật cân bằng trong hệ quy chiếu quay”.

Bản chất của lực ly tâm

Theo định luật 1 Newton: “Một vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động trừ khi có ngoại lực tác dụng” tức là trong hệ quy chiếu quán tính, các vật sẽ chuyển động đều khi không có lực nào tác dụng lên chúng để tăng tốc/giảm tốc hoặc đổi hướng.

Để nó đi theo một đường tròn mà không thay đổi tốc độ, chúng ta phải tác dụng một lực hướng tâm liên tục theo hướng vuông góc với đường đi của nó. Bán kính (r) của một đường tròn được xác định bằng tích của khối lượng (m) nhân với bình phương vận tốc (v) chia cho lực hướng tâm (F). Cụ thể:

r = mv²/F

Theo định luật 3 Newton: “Khi một vật tác dụng một lực lên vật thứ hai thì vật thứ hai sẽ tác dụng một lực có cùng độ lớn và ngược chiều lên vật thứ nhất”. Trong một hệ quy chiếu quay, lực hướng tâm sẽ kéo khối lượng của vật vào trong theo một đường cong, trong khi theo quán tính khối lượng này sẽ có vẻ bị đẩy ra ngoài. Tuy nhiên, trong trường hợp này chỉ có một lực thực sự tác dụng, còn lực kia chỉ là lực biểu kiến, lực này không tồn tại.

Vậy bản chất của lực ly tâm là lực quán tính của lực hướng tâm.

Lực ly tâm là lực quán tính hướng tâm

Công thức tính lực ly tâm

Lực ly tâm được định nghĩa là tích âm của khối lượng nhân với bình phương vận tốc tiếp tuyến, chia cho bán kính. Cụ thể

Fc = −mv²/r

Trong đó:

• Fc là lực ly tâm
• m là khối lượng của vật (kg)
• v là vận tốc hay vận tốc của vật (m/s)
• r là bán kính, là khoảng cách từ vật đến tâm đường cong (m)

Từ công thức chúng ta có thể thấy lực ly tâm có thể tăng lên bằng cách tăng tốc độ/khối lượng quay của vật hoặc giảm bán kính, tức là giảm khoảng cách từ vật đến tâm đường cong.

– Tăng thể tích: Làm cho lực ly tâm tăng tỉ lệ thuận.

– Giảm bán kính: Lực ly tâm tăng tỉ lệ nghịch

– Tăng tốc độ quay: Lực ly tâm sẽ tăng tỷ lệ thuận với bình phương tốc độ, tức là nếu tốc độ tăng lên 10 lần thì lực ly tâm sẽ tăng lên 100 lần.

Sự khác biệt giữa lực ly tâm và lực hướng tâm là gì?

Theo Andrew A. Ganse, một nhà vật lý nghiên cứu tại Đại học Washington, “Sự khác biệt giữa lực hướng tâm và lực ly tâm là do hệ quy chiếu khác nhau, nghĩa là góc nhìn mà bạn đo lường một thứ gì đó không giống nhau”. “Trên thực tế, lực hướng tâm và lực ly tâm hoàn toàn giống nhau, chúng chỉ ngược chiều nhau vì chúng được nhìn từ các hệ quy chiếu khác nhau.”

Nghĩa là, nếu nhìn một hệ quay từ bên ngoài, bạn sẽ thấy một lực hướng tâm ở bên trong tác dụng lên vật làm vật không thể quay theo một vòng tròn. Nhưng nếu bạn ở trong một hệ quay, bạn sẽ cảm thấy một lực ly tâm đẩy bạn ra khỏi tâm vòng tròn, mặc dù điều bạn thực sự cảm thấy là một lực hướng tâm bên trong đang giữ bạn lại.

Vậy sự khác biệt giữa lực hướng tâm và lực ly tâm là:

Ứng dụng lực ly tâm

– Hệ quy chiếu quay giúp tạo ra trường gia tốc nhân tạo có độ lớn có thể điều khiển được bằng tốc độ quay và khoảng cách đến tâm quay. Trường gia tốc nhân tạo có thể được áp dụng cho các trạm vũ trụ, chẳng hạn như trạm vũ trụ quốc tế, để tạo ra môi trường mang lại cho các phi hành gia cảm giác về trọng lượng rõ ràng, giống như môi trường sống quen thuộc trên Trái đất.

– Khả năng kiểm soát cảm giác về trọng lượng biểu kiến ​​của trường gia tốc ly tâm được ứng dụng trong các trò chơi cảm giác mạnh.

– Trong lĩnh vực gia tốc, lực ly tâm giúp phân tích vật liệu thành nhiều thành phần. Đó chính là ứng dụng của máy phân tích ly tâm.

Máy ly tâm phòng thí nghiệm

– Lực ly tâm tác dụng vào bộ điều tốc ly tâm.

– Lực ly tâm còn được ứng dụng trong ly hợp tự động của một số loại phương tiện (ô tô, xe máy).

+ Khi tốc độ quay của động cơ đạt đến một ngưỡng nhất định thì lực ly tâm tác dụng lên các vật nặng trong ly hợp sẽ đủ lớn để đóng các tiếp điểm và chuyển ly hợp sang trạng thái truyền lực -> xe chuyển động.

Ly hợp tự động xe máy

+ Khi tốc độ quay của động cơ dưới ngưỡng thích hợp, lực ly tâm không đủ lớn, ly hợp không được truyền -> xe dừng lại dù động cơ vẫn chạy.

– Trong công nghiệp sản xuất, máy bơm ly tâm sử dụng lực ly tâm.

Bơm ly tâm sử dụng lực ly tâm

Như vậy LabTrường Chu Văn An đã giúp bạn tìm hiểu chi tiết hơn Lực ly tâm là gì? cũng như bản chất và ứng dụng của lực ly tâm. Hy vọng đây sẽ là những kiến ​​thức hữu ích cho bạn đọc. Ngoài ra, nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm máy ly tâm, vui lòng truy cập website labvietchem.com.vn để biết thêm thông tin chi tiết.

Xem thêm:

• Phân biệt hình tròn và hình tròn? Cách tính đường kính hình tròn
• Công thức tính diện tích tam giác và một số bài tập ứng dụng có lời giải