
【化】 centrifuge field
【化】 centrifugal force
field; a level open space; scene
【化】 field
【醫】 field; plant
離心力場(Centrifugal Force Field)指在非慣性參考系(如旋轉坐标系)中觀察到的、方向沿旋轉半徑向外的虛拟力場。其本質是物體慣性在旋轉系統中的表現,而非真實存在的相互作用力。在漢英詞典中,"離心"對應"centrifugal"(源自拉丁語"centrum"中心 + "fugere"逃離),描述物體傾向于遠離旋轉中心的運動趨勢。需注意:離心力場僅在非慣性系中成立,在慣性系中物體實際受向心力作用作圓周運動。
離心力場的強度由旋轉角速度(ω)和物體距旋轉軸的距離(r)決定。其數學表達式為:
$$
vec{F_c} = m omega vec{r}
$$
其中:
該力場方向始終沿徑向向外,與向心力方向相反。例如,在旋轉的太空站中,宇航員感受到的"人工重力"即離心力場效應。
注:因未搜索到可驗證的線上資源鍊接,以上引用僅标注來源名稱。建議讀者通過學術數據庫(如知網、APS Journals)檢索原文。
離心力場是旋轉參考系中由離心效應形成的虛拟力場,其本質為慣性作用的表現。以下為詳細解析:
1. 物理定義與本質 離心力場并非真實存在的力場,而是旋轉參考系中為描述物體慣性運動而引入的虛拟概念。當物體繞軸旋轉時,其慣性表現為沿徑向向外的"離心力"($F = momegar$,其中$m$為質量,$omega$為角速度,$r$為旋轉半徑)。需要注意的是,在慣性參考系中該力并不真實存在,而是向心力的反作用力表現。
2. 工程應用特性 •密度差異分離:利用不同密度物質在離心力場中的沉降速度差異,廣泛應用于化工分離(如離心沉降機)和生物樣本處理(如血液分離)。 •力場梯度特性:離心力場強度隨半徑增大而增強($F propto r$),導緻離心管不同位置存在力場梯度。最大離心力場位于管底($R{max}$),最小在管頂($R{min}$)。
3. 模型試驗驗證 在岩土工程中,通過離心機模拟重力場放大效應($n$倍重力加速度),使縮比模型與原型的應力場等效。這種方法需要嚴格滿足幾何相似、材料相似等法則。
公式示例 離心加速度可表示為: $$ a = omegar = left(frac{2pi N}{60}right) r $$ 其中$N$為轉速(rpm)。該公式顯示加速度與轉速平方及旋轉半徑均呈正比。
注:更多離心力場參數計算方法可參考工程力學手冊或離心設備技術文檔。
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