Lực ly tâm Lực ly tâm lực quán tính xuất vật nằm yên hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính Nó hệ trường gia tốc, xuất hệ quy chiếu phi quán tính mà trường hợp hệ quy chiếu quay Cũng hiểu lực li tâm phản lực lực hướng tâm tác động vào vật chuyển động theo đường cong (thành phần lực vuông góc với vận tốc làm đổi hướng vận tốc), để giữ cho vật nằm cân hệ quy chiếu quay Chúng ta cảm thấy lực ngồi xe ô-tô đổi hướng, hay chơi trò cảm giác mạnh xe lao tốc độ công viên Lực ứng dụng để tạo nên trường gia tốc giúp phân loại thành phần hỗn hợp vật chất, máy phân tích ly tâm hay để vắt quần áo máy giặt Trong hệ quy chiếu quán tính, lực tác động vào vật thể, chúng giữ chuyển động thẳng đều, theo định luật Newton Tuy nhiên chuyển động thẳng lệch với chuyển động quay hệ quy chiếu quay Ví dụ người ngồi xe ô-tô đổi hướng: lực ma sát người ghế, người tiếp tục thẳng, ô-tô ghế đổi hướng Người bị dịch chuyển, cách tương đối, lệch khỏi ghế Nhìn hệ quy chiếu quay, vật thể, vốn chuyển động thẳng hệ quy chiếu quán tính, bị đẩy theo phương xuyên tâm quay Lực đẩy vật thể ra, quan sát hệ quy chiếu này, lực ly tâm Công thức Hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính dạng hệ quy chiếu phi quán tính, chuyển động hệ quy chiếu không thẳng Mọi điểm hệ quy chiếu quay với vận tốc góc không đổi w quanh tâm cố định so với hệ quy chiếu quán tính Véctơ vận tốc điểm cách tâm quay bán kính r tiếp tuyến với quỹ đạo tròn điểm quanh tâm quay, hướng theo chiều quay Do sau quay hết góc 2π, điểm hoàn thành quỹ đạo đường tròn có chu vi dài 2πr, độ lớn không đổi véctơ vận tốc wr v(t) = {vx(t), vy(t), vz(t)} Với: vz(t) = vx(t) = wrcos(wt) vy(t) = wrsin(wt) Nếu lấy trục z song song với trục quay; trục x vuông góc với trục quay theo phương nối từ tâm quay đến điểm xét vào lúc t = 0; trục y vuông góc với hai trục lại Như thời điểm bất kỳ, gia tốc điểm cách tâm r là: a(t) = d v(t)/dt {ax(t), ay(t), az(t)} = {dvx(t)/dt, dvy(t)/dt, dvz(t)/dt} Hay: az(t) = ax(t) = -w2rsin(wt) ay(t) = w2rcos(wt) Như véctơ gia tốc quay tròn với vận tốc góc w, vuông góc với véc tơ vận tốc, theo phương hướng vào tâm quay Nó có độ lớn tỷ lệ với bình phương w với khoảng cách r Gia tốc công thức gia tốc ly tâm, biểu diễn biểu thức: a = w × (w × r) với w véc tơ vận tốc góc chuyển động quay hệ; r véc tơ vị trí từ tâm quay đến điểm xét gia tốc ly tâm; × phép nhân véc tơ Lực quán tính lên vật có khối lượng m điểm cách tâm quay r là: F(t) = - m a(t) F = -m ω × (ω × r) với m khối lượng vật thể Độ lớn lực |F| = mw2r Còn phương lực ngược chiếu với gia tốc nghĩa theo phương ly tâm Như độ lớn lực li tâm tỉ lệ thuận với bình phương vận tốc góc, với bán kính quay Cũng liên hệ với tốc độ thẳng thay cho tốc độ góc : |F| = m |v|2 / |r| Như vậy, độ lớn lực li tâm tỉ lệ thuận với khối lượng vật chuyển động, với bình phương tốc độ thẳng, tỉ lệ nghịch với bán kính đường cong Phương lực li tâm đường thẳng nối tâm đường cong với trọng tâm vật chuyển động, chiều từ tâm đường cong phía Công thức cho vật thể đứng yên hệ quy chiếu quay Nếu vật thể di chuyển hệ quy chiếu quay, lực quán tính mà vật nhận lực Coriolis Ứng dụng Máy điều tốc ly tâm, ứng dụng cổ điển lực ly tâm Hệ quy chiếu quay giúp tạo trường gia tốc nhân tạo với độ lớn điều khiển tốc độ quay khoảng cách tới tâm quay Trường gia tốc nhân tạo ứng dụng trạm vũ trụ, trạm vũ trụ quốc tế, tạo môi trường giúp phi hành gia có cảm giác trọng lượng biểu kiến, môi trường sống quen thuộc Trái Đất Khả điều khiển cảm giác trọng lượng biểu kiến trường gia tốc ly tâm ứng dụng trò chơi cảm giác mạnh xe lao tốc độ Trong trường gia tốc, vật có khối lượng riêng thấp có xu hướng lên vật có khối lượng riêng lớn hơn; giúp phân tích vật chất thành nhiều thành phần Đây ứng dụng máy phân tích ly tâm Trường gia tốc ly tâm mạnh máy giặt giúp vắt khô quần áo trống vắt quay nhanh Một ứng dụng kinh điển lực ty tâm khí điều tốc ly tâm Khi tốc độ quay động tăng, nặng (miêu tả hình vẽ) chịu lực ly tâm lớn hơn, văng xa khép lại đường ống nhiên liệu động (hoặc, cách tổng quát, giảm nguồn lượng cho động cơ); điều dẫn đến tốc độ động giảm lại Khi tốc độ động xuống thấp, lực ly tâm lên nặng giảm, nặng bị trọng lực kéo xuống mở rộng đường ống nhiên liệu; điều làm tốc độ động tăng trở lại Đây ví dụ hoàn ngược âm, giúp điều tiết giữ tốc độ quay động ổn định Lực ly tâm dùng ly hợp tự động số xe máy hay ô tô Khi tốc độ quay động đạt đến ngưỡng thích hợp, lực ly tâm lên nặng ly hợp đủ lớn đến khép chặt tiếp xúc chuyển ly hợp sang trạng thái truyền lực khiến xe chuyển bánh Khi tốc độ động ngưỡng, lực ly tâm không đủ lớn ly hợp ngắt lực truyền, giúp xe đứng chỗ động nổ máy