Cos'è la forza centrifuga? Definizione, storia e applicazione

Cos'è la forza centrifuga?

La forza centrifuga è una forza virtuale, una forza inerziale, che allontana un oggetto rotante dal suo centro di rotazione. La forza centrifuga viene prodotta in due condizioni, è prodotta dall'intreccio della forza di movimento inerziale dell'oggetto e della forza legante centrale, e la materia che è libera dalla forza legante centrale viene centrifugata via. E la forza che produce la forza vincolante la chiamiamo forza centripeta.

Anche le parole più semplici possono sembrare incomprensibili quando si tratta di descrivere le forze virtuali. Infatti, le forze centrifughe e centripete esistono e interagiscono tra loro; se la forza centrifuga è inferiore o uguale alla forza centripeta, allora l'oggetto si muove attorno al suo centro di rotazione e, viceversa, l'oggetto tende ad allontanarsi dal centro di rotazione.

Dove esiste la forza centrifuga?

Il primo luogo in cui la forza centrifuga era rilevabile e rilevante per l’esistenza umana era nel movimento delle stelle (sistemi satellitari). L'immensa attrazione gravitazionale delle stelle esercita un'enorme forza legante sui pianeti, che fa sì che i pianeti ruotino attorno alle stelle; e la forza vincolante esercitata dalle stelle sui pianeti è costante (almeno nella dimensione umana del tempo percepito), tanto che i pianeti ruotano attorno alle stelle in traiettorie orbitali quasi costanti - l'origine del concetto di 'anno' '. origine del concetto di 'anno'.

E forse la prima scena nella storia umana documentata in cui la forza centrifuga fu scoperta e applicata fu nelle fontane dell'antico regno babilonese, se usavano il principio della pompa centrifuga. Il concetto di fontana era presente nei giardini celesti fondati dall'antica civiltà babilonese a Babilonia (o Ninive, come veniva chiamata) nel VI secolo a.C. Una fontana è una combinazione di acqua o altro liquido sotto pressione, spruzzato attraverso un ugello di forma specifica. Le fontane moderne sono solitamente realizzate con pompe centrifughe per applicare pressione al flusso d'acqua, insieme all'ugello per produrre una forma specifica, in modo da formare una varietà di bellissime fontane. Forse i progettisti dell'Antico Giardino Celeste Babilonese scoprirono l'esistenza della forza centrifuga nella loro vita quotidiana e quindi progettarono bellissime sorgenti termali; o forse è solo un pio desiderio da parte nostra.

La prima testimonianza in Cina di persone che utilizzano attivamente la forza centrifuga nella loro vita risale all'inizio del III secolo d.C. Fu durante le dinastie Wei e Jin in Cina, quando le api venivano già attirate consapevolmente in vasi di legno per la riproduzione e il miele veniva rimosso dall'alveare per essere lavorato o gustato legando una corda e scuotendo il barattolo. Questo metodo, che non danneggia facilmente il miele, è stato tramandato di generazione in generazione e si è evoluto nell'attuale metodo di scuotimento del miele. Oltre allo scuotimento del miele e alle fontane, ci sono molti aspetti della nostra vita che sono legati alla forza centrifuga. Ad esempio, le macchine per lo zucchero filato nelle bancarelle lungo la strada, gli ombrelli rotanti per eliminare l’acqua piovana in una giornata piovosa e l’oscillazione di martelli e altalene nei parchi gioco. ...... La forza centrifuga è ovunque nella nostra vita.

-Allevamento del bestiame

I primi allevamenti di animali mancavano di strumenti di gestione efficaci durante il pascolo, gli allevatori legavano una corda per sembrare una fibbia di corda viva, e poi la lanciavano per metterla sul collo o sulle gambe di animali come mucche e capre dopo aver girato molte volte per ottenere l'effetto di controllare mandrie smarrite o animali impazziti. E questo lazo veniva applicato anche sul campo di battaglia per controllare il nemico. Questa applicazione è forse l'uso più diffuso della forza centrifuga, anche se inizialmente le persone non sapevano cosa fosse la forza centrifuga.

-Produzione di macchine

Il rapido progresso della fisica e delle scienze naturali fece avanzare rapidamente l'industria e la prima rivoluzione industriale del XVIII secolo produsse una serie di eccellenti progetti industriali moderni, alcuni dei quali sono ancora in uso oggi: la pompa centrifuga è uno di questi progetti ingegnosi. Nel 1689 l'ingegnere francese Papin concepì la pompa centrifuga, che nel 1705 costruì la prima pompa centrifuga con girante multipala e alloggiamento a vite senza fine. Nel 1689, l'ingegnere francese Papin propose il concetto di pompa centrifuga e nel 1705 realizzò la prima applicazione della girante multi-pala e del corpo a forma di chiocciola della pompa per liquidi; questo semplice corpo della pompa divenne il prototipo della pompa centrifuga in generazioni successive. Nel 1754, il matematico svizzero Eulero propose l'equazione di base dell'idromeccanica del tipo a girante, ponendo le basi per la progettazione teorica delle pompe centrifughe. Tuttavia, a causa della mancanza di una fonte di energia ideale, la superiorità delle pompe centrifughe si è resa conto solo alla fine del XIX secolo.

Oggi, dopo secoli di sviluppo, le pompe centrifughe vengono utilizzate su più livelli, con applicazioni variopinte nell'industria, nell'agricoltura, nell'industria nucleare e persino nella medicina.

Prospettive future per le applicazioni centrifughe

Con lo sviluppo della civiltà, la ricerca scientifica umana ha fatto molta strada, dal microcosmo all’esplorazione dello spazio. Dalle pompe centrifughe con cuscinetti a magnete permanente utilizzate nell'industria medica al movimento circolare della stazione spaziale attorno alla terra, l'applicazione della forza centrifuga è indispensabile. Uno sviluppo così lungo, il miglioramento del moderno sistema scientifico e il rapido sviluppo della scienza dei materiali non possono essere collegati. Forse in un lontano futuro, la teoria della forza centrifuga potrà essere combinata con una tecnologia più moderna per produrre progetti più ingegnosi e significativi per migliorare la nostra vita e accompagnare la civiltà umana.