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1、浅说离心运动在实践中的应用 摘要：做圆周运动的物体，当合外力消逝时，它就以这一时刻的线速度沿切线方向飞去。在合外力突然消逝或者合外力不足以供应所需的向心力时，将做渐渐远离圆心的运动，称为离心运动。人们利用离心运动制成的机械称为离心机械。离心运动在不同的领域发挥着巨大的作用，对人们日常生活的影响非常深远，提高了人们的生活质量。 关键词：离心运动；向心力；应用；中学物理 1 引言 为使物体做圆周运动，物体须要受到一个指向圆心的向心力。当物体所受到的外力不足以支撑自身圆周运动所需向心力时，就有离心的趋势，称为离心运动。人们利用离心运动制成的机械称为离心机械。科学技术日新月异，离心运动已经应用在各个领
2、域，推动科学技术的发展，为人们生活带来了极大的便利。 2 离心运动原理 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。依据牛顿其次定律，产生向心加速度的缘由是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做向心力，把向心加速度的表达式代入牛顿其次定律，可得向心力的表达式： m为物体质量，kg；v为物体线速度，m/s；为物体角速度，1/s；r为圆周运动的半径。 做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线飞出去的倾向。在合外力突然消逝或者合外力不足以供应所需的向心力时，将做渐渐远离圆心的运动。 3 离心运动在实践中的应用 3.1 在食品工业中的应用 啤酒澄澈透亮与离心分别亲密相关。因为在麦汁中含有一种极不稳定的冷凝固物
3、，应尽量削减其含量才能保证成品啤酒不致出现冷混浊现象。然而，这种冷凝固物的粒子极为微小，直径仅有0。10。5微米，很难除净。但若采纳高速离心机进行分别处理，就比较简单实现净化。因为这种粒子虽然微小，但与液体之间存在密度差，所以一旦进入强大的离心力场后，二者马上分别，从而把冷凝固粒子剔除。 从葵花籽中提取植物油，首先必需剥壳，这也不能不求助于离心机，因为壳与仁的密度不相同，因此它们进入离心机后作离心运动，使壳与仁分别。20世纪80年头初问世的国产“多层离心式葵花籽剥壳机”，其甩盘直径虽只有0.5米，但一天的脱壳量惊人，节约了能源，提高了工作效率。 棉花糖机也是利用离心运动。棉花糖机里有个加热器，
4、糖放在加热器里会溶化，机器底下有个动力装置，让加热器高速旋转，溶化了的糖从加热器的小孔内甩出，使其做离心运动，形成我们看到的“细线”，将其卷起即可形成棉花糖。正是由于溶化了的糖在棉花糖机的作用下做离心运动，才使棉花糖更为膨大饱满甜度匀称。 3.2 在机器制造业中的应用 工业生产中的“离心浇铸”先进技术，也是利用了离心运动的原理。当模具绕一固定轴旋转，转速达到500转/分钟时，将溶化了的液态金属倒入其中，它以巨大的离心运动向模具壁紧压，夹杂在液态金属里的气体和熔渣，由于其密度远小于液态的金属，它们将从金属里被分别出来，跑向模具的空处。按此法浇铸出的金属零件密实、匀称，而且不含气泡和裂痕，运用寿命
5、大大提高。 洗衣机在进行甩干时的弧线运动会产生离心作用，因此它须要外力来供应向心力以维持这个弧线运动。甩干的原理则是利用甩干桶在高速运转下，使桶内的衣服跟着高速运转，做离心运动时使织物纤维的水被甩离，达到一个脱水变干的效果。 3.3在医学生物学中的应用 运用较多的密度梯度离心法是指液体在离心时，其密度随转轴距离而增加。碱基G、C 配对的双链DNA 片段密度较大，利用精密的密度梯度超离心技术可使切割适当片段的不同DNA 按密度大小分布开来。进而使其通过与某种放射性标记的mRNA 杂交来检验，分别相应的基因。非洲爪蟾和海胆组蛋白基因就是这样分别得到的。 3.4 在航空航天中的应用 利用离心机产生大
6、加速度，模拟飞机和火箭的加速运动，用来训练飞行员和航天员。太空环境适应过程中，航天员训练最多的是离心机，同时这也是一个基本功，通过高速离心机旋转，让身体去适应加速度带来的超荷载。坐在座舱里的航天员不仅要重复各种抗负荷动作，还要推断信号答题。正是运用离心机模拟太空环境，才能在短短几十年的时间里，培育了杨利伟、景海鹏、刘阳、翟志刚、王亚同等一批批优秀的航天员，使载人航天技术有了进一步的突破。 3.5 在交通运输中的应用 火车轨道在转弯处，轨道设计成外轨高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力的方向不再是垂直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力的合力指向圆心，为火车转弯供应部分向心力，减轻了轮缘对外轨的挤
7、压。在修建铁路时，依据弯道的半径和规定的车速，选取合理的外轨和内轨高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由火车的支持力与重力的合力来供应。 离心运动有时也有害。如火车转弯时，若速度太大会因倾斜的路面和铁轨供应给它的向心力不足以维持它作圆周运动，从而作离心运动使其偏离轨道造成事故。可实行如下措施： 限制列车运行速度：列车运行在曲线上速度越快，产生的离心现象越严峻，会使旅客感到不舒适，甚至会危及列车平安，故要限制列车通过曲线的最大速度。 设置缓和曲线：可在线路的直线和曲线之间用一段缓和曲线联接。缓和曲线是一条半径由渐渐变为R的曲线。其作用是使列车离心现象渐渐增加或消逝，使旅客舒适。 4 结束语 离心
8、运动无论是在工业领域、医学生物学领域、航空航天领域，还是在交通运输领域都应用得及其广泛，而这些领域仅仅是离心运动应用的一小部分，可见离心运动的应用之广。离心运动的应用渗透于我们的日常生活中，与我们休戚相关。因此利用离心运动的原理，将其充分运用于我们的生活中，会解决很多困扰我们的问题，从而创建出更多的独创。 参考文献 1人民教化出版社物理課程教材探讨开发中心，中学物理，北京，人民教化出版社，2022. 2成大先，机械设计手册常用设计资料 ，北京，化学工业出版社 ，2022 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页