Wie ändert sich die Kraft mit der Entfernung in einer Zentrifuge?

Wenn sich zwei Zentrifugen mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, aber die eine den doppelten Radius der anderen hat, wird der Inhalt welcher Zentrifuge am stärksten gegen die Außenwand gedrückt? Oder um es anders auszudrücken: Wird die Zentrifugalkraft stärker oder schwächer, je weiter sich der Inhalt von der Achse entfernt, oder bleibt die nach außen gerichtete Kraft gleich, wenn die Rotationsgeschwindigkeit konstant bleibt?

Antworten (1)

Die Kraft, die auf ein Objekt in einer Zentrifuge wirkt, wird Zentripetalkraft genannt , genauer gesagt ist es die Zentripetalkraft für eine gleichmäßige kreisförmige Bewegung . Es ist normalerweise bequemer, mit der Kraft pro Masseneinheit zu arbeiten, die wir Zentripetalbeschleunigung nennen, und wie der Wikipedia-Artikel erklärt, ist diese gegeben durch:

(1) A = ω 2 R

Wo R ist der Abstand zum Zentrum und ω ist die Rotationsgeschwindigkeit oder genauer gesagt die Winkelgeschwindigkeit der Rotation.

In Ihrer Frage geben Sie an, dass die Drehzahl konstant ist, dh ω ist konstant. In diesem Fall sagt Ihnen Gleichung (1), wie die Zentripetalbeschleunigung ist A ändert sich mit dem radialen Abstand von der Mitte R . Die Kraft auf ein Massenobjekt M ist dann einfach F = M A .

Ich nahm an, je schwerer der Gegenstand ist und je größer der Radius, desto stärker wird er bei gleicher Drehzahl gegen die Außenwand der Zentrifuge gedrückt.