Lực ly tâm là gì? Tìm hiểu các ứng dụng của lực ly tâm

Chu Văn An

Lực ly tâm là gì? Ứng dụng lực ly tâm Làm sao? Đó là thắc mắc của rất nhiều bạn đọc khi nghe về loại lực này. Và trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ giúp bạn giải đáp những câu hỏi đó. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu ngay bây giờ.

Lực ly tâm là gì?

Lực ly tâm là gì?

Lực ly tâm là lực quán tính, xuất hiện trên mọi vật khi chúng đứng yên trong hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính. Đây là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu không quán tính, cụ thể là hệ quy chiếu quay. Chúng ta cũng có thể hiểu 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 làm thay đổi hướng của vận tốc. Nhờ đó mà vật được giữ thăng bằng trong hệ quy chiếu quay.

Theo định luật 1 Newton, trong hệ quy chiếu quán tính, khi không có lực tác dụng lên các vật thì chúng sẽ tiếp tục chuyển động thẳng. Tuy nhiên, chuyển động đều này khác với chuyển động quay của hệ quy chiếu đang quay. Ví dụ: Nếu một người ngồi trên ô tô đang chuyển hướng, nếu không có ma sát giữa người và ghế thì người này sẽ tiếp tục đi thẳng, trong khi ô tô và ghế đổi hướng. Người này sẽ được di chuyển tương đối và rời khỏi ghế.

Nhìn vào hệ quy chiếu quay, các vật ban đầu chuyển động thẳng trong hệ quy chiếu quán tính sẽ bị đẩy ra ngoài theo phương quay hướng tâm và lực đẩy vật ra ngoài là lực ly tâm.

Lực ly tâm kéo vật ra ngoài

Ứng dụng lực ly tâm

– Tách phân tử và đồng vị: Máy ly tâm và siêu ly tâm tốc độ cực cao quay với tốc độ cao đến mức có thể tách các phân tử có khối lượng khác nhau, thậm chí cả đồng vị của nguyên tử. Loại máy này được sử dụng trong nghiên cứu khoa học và sản xuất nhiên liệu hạt nhân, vũ khí hạt nhân. Ví dụ, máy ly tâm khí có thể được sử dụng để làm giàu uranium. Khi máy hoạt động, đồng vị nặng sẽ bị tách ra nhiều hơn đồng vị nhẹ.

– Phân lập các thành phần chất lỏng và huyền phù không có khả năng phân hủy, đặc biệt là tách các thành phần máu, phân lập DNA và tinh sạch các mẫu hóa chất.

Trong phòng thí nghiệm, loại máy ly tâm được sử dụng cũng có tốc độ quay cao và có nhiều kích cỡ khác nhau, có thể lớn trên sàn hoặc nhỏ trên bàn. Máy ly tâm trong phòng thí nghiệm có một rôto có các lỗ góc cạnh dùng để giữ các ống mẫu. Do các ống mẫu được cố định một góc và lực ly tâm tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang nên các hạt sẽ di chuyển một khoảng rất nhỏ trước khi chạm vào thành ống. Nhờ đó, vật liệu dày đặc sẽ trượt xuống.

Máy ly tâm phòng thí nghiệm

– Mô phỏng trọng lực cao: Có thể sử dụng máy ly tâm lớn để mô phỏng trọng lực cao. Chúng thường có kích thước bằng một căn phòng hoặc một tòa nhà. Chiếc máy này được sử dụng để huấn luyện phi công thử nghiệm và tiến hành nghiên cứu khoa học liên quan đến trọng lực. Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm trò chơi trong các khu vui chơi giải trí.

– Máy ly tâm công nghiệp được sử dụng để tách các thành phần keo như kem, bơ ra khỏi sữa hoặc dùng trong sản xuất hóa chất, làm sạch chất rắn trong dung dịch khoan, làm khô vật liệu và loại bỏ bùn trong xử lý nước thải.

– Tách chất lỏng khỏi vật thể/chất rắn: Trong đời sống hằng ngày, lực ly tâm còn được ứng dụng vào nhiều loại máy móc, điển hình là máy giặt. Máy giặt sử dụng lực ly tâm trong chu trình vắt để tách nước ra khỏi quần áo, chăn ga gối đệm… Hay như những loại máy dùng để sấy khô rau củ sau khi giặt.

Máy ly tâm – Thiết bị ứng dụng điển hình của lực ly tâm

Máy ly tâm là thiết bị thực hiện quá trình tách dựa vào trường lực ly tâm để tách hỗn hợp hai pha rắn – lỏng hoặc lỏng – lỏng thành các thành phần riêng biệt. Nói một cách đơn giản, máy ly tâm là một thiết bị dựa vào lực ly tâm để tách pha rắn khỏi pha lỏng, dựa trên sự khác biệt về kích thước hạt và mật độ giữa chúng.

Máy ly tâm

Máy ly tâm được đặt tên theo loại lực mà nó tác dụng, đó là lực ly tâm – lực ảo kéo các vật thể ra bên ngoài. Lực ly tâm là lực đối lập với lực hướng tâm – lực vật lý thực tế kéo vật thể vào trong.

Ví dụ, khi quay một xô nước, nếu tốc độ quay đủ nhanh thì nước sẽ bị hút vào chứ không tràn ra ngoài. Nếu xô chứa đầy hỗn hợp cát và nước thì khi quay sẽ tạo ra lực ly tâm. Theo nguyên lý lắng, cả nước và cát trong xô sẽ bị hút ra mép ngoài của xô. Các hạt cát dày đặc sẽ lắng xuống đáy xô và các phân tử nước do trọng lượng nhẹ hơn sẽ được di chuyển về phía trung tâm.

Như vậy chúng tôi đã giúp các bạn giải đáp được lực ly tâm là gì cũng như ứng dụng của lực ly tâm. Hy vọng đây sẽ là thông tin hữu ích cho bạn.