Ứng dụng của lực ly tâm trong cuộc sống hằng ngày

Nguyên lý lực ly tâm có nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống. Vậy lực ly tâm là gì? Nó hoạt động như thế nào mời bạn đọc cùng tham khảo trong bài viết dưới đây về lực ly tâm là gì? Ứng dụng của lực ly tâm.

1. Lực ly tâm là gì?

Khái niệm về lực ly tâm

• Lực ly tâm là lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm trong hệ quy chiếu quán tính, nó là hệ quả của trường gia tốc xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trường hợp này là hệ quy chiếu quay.
• Lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác động vào vật chuyển động theo đường cong nhằm giữa cho vật có thể nằm cân bằng trong hệ quy chiếu quay.
• Lực ly tâm ứng dụng phổ biến xuất hiện nhiều như trong các trò chơi xe lao tốc độ cảm giác mạnh tại công viên, hay trong trường hợp oto sắp chuyển hưởng. Điều này được lý giải theo định luật newton, trong hệ quy chiếu khi không có lực nào tác động vào vật thể chúng sẽ giữ nguyên chuyển động thẳng đều tuy nhiên chuyển động thẳng đều sẽ lệch với chuyển động quay của hệ quy chiếu quay.
• Ví dụ thực tế: Người ngồi tỏng ô tô đang đổi hướng nếu không có lực ma sát giữa người và ghế, người sẽ đi thẳng, ghế và ô tô đổi hướng do vậy người sẽ bị dịch chuyển và lệch khỏi ghế.
• Lực ly tâm ứng dụng để tạo ra một môi trường gia tốc phân loại các thành phần trong hỗn hợp vật chất: Ví dụ ứng dụng của vắt quần áo trong máy giặt, quạt ly tâm công nghiệp, máy phân tích ly tâm,…

Xem thêm: Quạt ly tâm công nghiệp

2. Công thức tính lực ly tâm

Lực ly tâm có công thức tính như sau:

|Fc| = m |v|2 / |r|

Trong đó:

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

Từ công thức trên thì lực ly tâm có thể được tăng lên bằng cách tăng tốc độ quay hoặc khối lượng của vật thể. Cũng có thể tăng lực ly tâm bằng việc giảm bán kính hoặc giảm khoảng cách của vật thể từ tâm của đường cong.

• Lực ly tâm tỉ lệ thuận khi tăng khối lượng vật thể
• Lực ly tâm tăng theo tỉ lệ nghịch khi giảm bán kính (khoảng cách của vật thể tới tâm đường cong)
• Lực ly tâm tăng theo tỉ lệ bình phương tốc độ nếu tăng tốc độ quay.

Ví dụ: Khi tăng tốc độ quay lên 10 lần thì lực ly tâm tăng lên gấp 100 lần. Bằng công thức trên nó được ứng dụng cho các thiết bị điện máy có thể tùy chỉnh theo các thông số mong muốn.

Công thức tính của lực ly tâm

3. Ứng dụng của lực ly tâm

Lực ly tâm được ứng dụng như sau:

• Hệ quy chiếu quay giúp tạo ra trường gia tốc nhân tạo với độ lớn điều khiển bằng tốc độ quay và khoảng cách tới tâm quay. Trường gia tốc nhận tạo ra ứng dụng trong trạm vũ trụ giúp tạo môi trường nhân tạo làm cho phu hành gia có cảm giác được về trọng lượng sẽ có cảm giác quen thuộc như hoạt động trên trái đất.
• Ứng dụng trong các trò chơi cảm giác mạnh nhờ khả năng điều khiển cảm giác về trọng lượng biểu kiến của tường gia tốc ly tâm.
• Phân tích các vật chất thành nhiều phần bằng máy phân tích ly tâm.
• Ứng dụng lực ly tâm cho bồ điều tốc ly tâm, bộ ly hợp tự động. Bộ này thường thấy trong các phương tiện như: ô tô, xe máy,…khi tốc độ quay chuyển động đạt đến một ngưỡng nhất định lực ly tâm tác động lên quản nặng trong bộ ly hợp để ghép chặt các tiếp xúc từ đố bộ ly hợp chuyển sang trạng thái truyền lực giúp xe bắt đầu di chuyển và tốc độ quay động cơ dưới ngưỡng thích hợp, lực ly tâm không đủ lớn và bộ ly hợp không đk truyền lực, xe sẽ dừng lại dù động cơ vẫn hoạt động.
• Ứng dụng ly tâm trong việc sản xuất các máy móc, thiết bị như máy bơm nước ly tâm, quạt ly tâm công nghiệp.
• Vận động viên ném tạ dây trước khi ném thường quay tròn nhằm tạo ra lực hướng tâm và lực quán tính ly tâm lớn. Sau khi lực ly tâm đủ lớn, vận động viên ném ta buông tay để tạ có thể bay xa nhất có thể.

4. Lực ly tâm xuất hiện lúc nào?

Lực ly tâm xuất hiện khi nào

• Cuộc sống hằng ngày có thể thấy lực ly tâm trong mọi trường hợp. Nó xuất hiện được khi gây ra bởi chuyển động hệ quy chiếu như trong hệ quy chiếu gắn trên mặt đất, quan sát ô tô chuyển động tròn đều trên vách tường và không có dây treo.
• Nếu dừng xe lại hoặc tốc độ chuyển động không đủ lớn thì xe oto bị rơi xuống, lực ly tâm giúp xe có thể chuyển động trên tường thẳng đứng.
• Trong hệ quy chiếu gắn với người ngồi trên xe, hệ quy chiếu có gia tốc hướng tâm xuất hiện một lực quán tính bằng độ lớn lực hướng tâm nhưng ngược hướng thì đây là lực quán tính ly tâm.
• Lúc này lực quán tính ly tâm tạo ra áp lực giữa cho bánh xe tiếp xúc với mặt tường thẳng đứng do vậy xe có thể chuyển động trên đó.
• Khi tốc độ xe không đủ lớn hoặc dừng lại khiến cho lực hướng tâm nhỏ, lực quán tính ly tâm nhỏ và tạo ra áp lực nhỏ và lực hút của trái đất sẽ kéo xe xuống khiến nó bị rơi.

5. Sự khác nhau giữa lực ly tâm và lực hướng tâm

Sự phát sinh ra lực ly tâm và lực hướng tâm là do hệ quy chiếu khác nhau. Thực chất lực ly tâm và lực hướng tâm là hoàn toàn giống nhau, nhưng ngược chiều nhau. Do góc mà bạn nhìn để đo lường một thứ gì đó không giống nhau. Có nghĩa là, khi bạn nhìn một hệ quay từ bên ngoài thì bạn sẽ thấy một lực hướng tâm ở bên trong tác động vào vật để hạn chế nó quay theo một đường tròn. Nhưng nếu bạn ở trong hệ thống quay đó, sẽ thấy một lực ly tâm đẩy bạn ra khỏi tâm của vòng tròn đó.

Dưới đây là sự khác biệt cơ bản:

Hi vọng qua nội dung chia sẻ về lực ly tâm và ứng dụng cửa lực ly tâm trong cuộc sống hằng ngày sẽ giúp bạn hiểu hơn về nó trong đời sống cũng như trong ứng dụng của các ngành tại đời sống hiện nay.