Co je odstředivá síla? Definice & Historie & Aplikace

Co je odstředivá síla?

Odstředivá síla je virtuální síla, setrvačná síla, která pohybuje rotujícím objektem pryč od jeho středu rotace. Odstředivá síla vzniká za dvou podmínek, vzniká propletením setrvačné síly pohybu předmětu a centrální vazebné síly a hmota, která je bez centrální vazebné síly, je odstředěna. A sílu, která vytváří vazebnou sílu, nazýváme dostředivá síla.

I jednoduchá slova se mohou zdát nesrozumitelná, pokud jde o popis virtuálních sil. Ve skutečnosti existují odstředivé a dostředivé síly a vzájemně se ovlivňují; pokud je odstředivá síla menší nebo rovna dostředivé síle, pak se objekt pohybuje kolem svého středu otáčení a naopak má objekt tendenci se od středu otáčení vzdalovat.

Kde existuje odstředivá síla?

Nejčasnějším místem, kde byla odstředivá síla detekovatelná a relevantní pro lidskou existenci, byl pohyb hvězd (satelitní systémy). Nesmírná gravitační síla hvězd působí na planety obrovskou vazebnou silou, která způsobuje, že planety obíhají kolem hvězd; a vazebná síla, kterou vyvíjejí hvězdy na planety, je konstantní (alespoň v lidské dimenzi vnímaného času), takže planety obíhají kolem hvězd po téměř konstantních orbitálních trajektoriích – původ pojmu 'rok'. původ pojmu 'rok'.

A možná nejranější scéna v zaznamenané historii lidstva, kde byla objevena a aplikována odstředivá síla, byla ve fontánách starověkého babylonského království – pokud používaly princip odstředivého čerpadla. Koncept fontán byl přítomen v nebeských zahradách založených starověkou babylonskou civilizací v Babylóně (neboli Ninive, jak se tomu říkalo) v 6. století před naším letopočtem. Fontána je kombinací vody nebo jiné kapaliny pod tlakem, rozstřikované tryskou specifického tvaru. Moderní fontány jsou obvykle vyráběny odstředivými čerpadly, která vyvíjejí tlak na proud vody, spolu s tryskou vytvářejí specifický tvar, aby se vytvořila řada krásných fontán. Možná konstruktéři starověké babylonské nebeské zahrady skutečně objevili existenci odstředivé síly ve svém každodenním životě a pak navrhli krásné horké prameny; nebo je to z naší strany možná jen zbožné přání.

Nejstarší záznam v Číně o lidech aktivně využívajících odstředivou sílu ve svém životě je kolem začátku 3. století našeho letopočtu. Bylo to za dynastií Wei a Jin v Číně, kdy byly včely již vědomě lákány do dřevěných nádob k rozmnožování a med byl z úlu odstraňován pro zpracování nebo požitek zavázáním provázku a zatřepáním sklenice. Tato metoda, která med tak snadno nepoškodí, se dědila z generace na generaci a vyvinula se v současnou metodu třepání medu. Kromě třepání medu a fontán existuje mnoho částí našeho života, které souvisí s odstředivou silou. Například stroje na cukrovou vatu na stáncích u silnice, točící se deštníky, aby se zbavily dešťové vody za deštivého dne, a houpající se kladiva a houpačky na hřištích. ...... Odstředivá síla je v našem životě všude.

- Chov hospodářských zvířat

Rané chovy zvířat postrádaly účinné nástroje řízení při pastvě, pastevci uvázali lano, aby vypadalo jako přezka živého lana, a poté ho vymrštili, aby ho po mnohanásobném kroužení nasadili na krk nebo nohy zvířat, jako jsou krávy a kozy, aby dosáhli efektu kontroly zatoulaných stád nebo šílených zvířat. A toto laso bylo aplikováno i na bojišti k ovládání nepřítele. Tato aplikace je možná nejrozšířenějším využitím odstředivé síly – i když lidé zpočátku nevěděli, co je odstředivá síla.

- Strojní výroba

Rychle postupující fyzika a přírodní vědy rychle pokročily v průmyslu a první průmyslová revoluce 18. století přinesla řadu vynikajících moderních průmyslových vzorů, z nichž některé se používají dodnes – odstředivé čerpadlo je jedním z takových důmyslných návrhů. V roce 1689 vznikl koncept odstředivého čerpadla francouzským inženýrem Papinem, který v roce 1705 sestrojil první odstředivé čerpadlo s vícelopatkovým oběžným kolem a šnekovou skříní. V roce 1689 navrhl francouzský inženýr Papin koncepci odstředivého čerpadla a v roce 1705 provedl první aplikaci vícelopatkového oběžného kola a tělesa šnekového tělesa kapalinového čerpadla, toto jednoduché těleso se stalo prototypem odstředivého čerpadla v pozdějších generacích. V roce 1754 předložil švýcarský matematik Euler základní rovnici hydromechaniky typu oběžného kola, čímž položil základy teoretického návrhu odstředivých čerpadel. I když kvůli nedostatku ideálního zdroje energie byla převaha odstředivých čerpadel realizována až na konci 19. století.

Dnes se odstředivá čerpadla po staletích vývoje používají na mnoha úrovních, s pestrými aplikacemi v průmyslu, zemědělství, jaderném průmyslu a dokonce i v medicíně.

Budoucí vyhlídky pro odstředivé aplikace

S rozvojem civilizace ušel lidský vědecký výzkum dlouhou cestu od mikrokosmu k průzkumu vesmíru. Od odstředivých čerpadel s permanentními magnety používaných v lékařském průmyslu až po kruhový pohyb vesmírné stanice kolem Země je aplikace odstředivé síly nepostradatelná. Tak dlouhý vývoj a zdokonalování moderního vědeckého systému a rychlý rozvoj materiálové vědy nelze spojovat. Možná v daleké budoucnosti bude možné teorii odstředivé síly zkombinovat s modernějšími technologiemi a vytvořit tak důmyslnější a smysluplnější návrhy, jak zlepšit naše životy a doprovázet lidskou civilizaci.