
【化】 centrifuge field
【化】 centrifugal force
field; a level open space; scene
【化】 field
【医】 field; plant
离心力场(Centrifugal Force Field)指在非惯性参考系(如旋转坐标系)中观察到的、方向沿旋转半径向外的虚拟力场。其本质是物体惯性在旋转系统中的表现,而非真实存在的相互作用力。在汉英词典中,"离心"对应"centrifugal"(源自拉丁语"centrum"中心 + "fugere"逃离),描述物体倾向于远离旋转中心的运动趋势。需注意:离心力场仅在非惯性系中成立,在惯性系中物体实际受向心力作用作圆周运动。
离心力场的强度由旋转角速度(ω)和物体距旋转轴的距离(r)决定。其数学表达式为:
$$
vec{F_c} = m omega vec{r}
$$
其中:
该力场方向始终沿径向向外,与向心力方向相反。例如,在旋转的太空站中,宇航员感受到的"人工重力"即离心力场效应。
注:因未搜索到可验证的在线资源链接,以上引用仅标注来源名称。建议读者通过学术数据库(如知网、APS Journals)检索原文。
离心力场是旋转参考系中由离心效应形成的虚拟力场,其本质为惯性作用的表现。以下为详细解析:
1. 物理定义与本质 离心力场并非真实存在的力场,而是旋转参考系中为描述物体惯性运动而引入的虚拟概念。当物体绕轴旋转时,其惯性表现为沿径向向外的"离心力"($F = momegar$,其中$m$为质量,$omega$为角速度,$r$为旋转半径)。需要注意的是,在惯性参考系中该力并不真实存在,而是向心力的反作用力表现。
2. 工程应用特性 •密度差异分离:利用不同密度物质在离心力场中的沉降速度差异,广泛应用于化工分离(如离心沉降机)和生物样本处理(如血液分离)。 •力场梯度特性:离心力场强度随半径增大而增强($F propto r$),导致离心管不同位置存在力场梯度。最大离心力场位于管底($R{max}$),最小在管顶($R{min}$)。
3. 模型试验验证 在岩土工程中,通过离心机模拟重力场放大效应($n$倍重力加速度),使缩比模型与原型的应力场等效。这种方法需要严格满足几何相似、材料相似等法则。
公式示例 离心加速度可表示为: $$ a = omegar = left(frac{2pi N}{60}right) r $$ 其中$N$为转速(rpm)。该公式显示加速度与转速平方及旋转半径均呈正比。
注:更多离心力场参数计算方法可参考工程力学手册或离心设备技术文档。
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