Lực ly tâm là gì – Ý nghĩa trong nguyên lý quạt ly tâm

Lực ly tâm là loại lực quán tính được xuất hiện rất nhiều trong đời sống mà có lẽ là các bạn đã bỏ qua. Thế nhưng ít ai biết rằng, lực ly tâm mang ý nghĩa lớn trong việc làm ra những sản phẩm, thiết bị hỗ trợ cuộc sống của chúng ta đặc biệt là quạt ly tâm. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về lực ly tâm là gì và ý nghĩa của chúng trong nguyên lý hoạt động của quạt ly tâm

Lực ly tâm là gì?

“Lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính. Nó là hệ quả của trường gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trong trường hợp này là hệ quy chiếu quay.” – Theo wikipedia

Trong một hệ quy chiếu quán tính, khi không có lực nào tác động vào các vật thể khiến chúng tăng/giảm tốc độ hoặc đổi hướng thì chúng giữ chuyển động thẳng đều, theo định luật 1 Newton. Tuy nhiên chuyển động thẳng đều này lệch với chuyển động quay của hệ quy chiếu quay.

Do đó, vật thể sẽ có xu hướng di chuyển theo đường thẳng, nhưng bị lực hướng tâm của hệ quy chiếu quay giữ lại. Lực ly tâm (Centrifugal force) là lực xuất hiện để cân bằng lực hướng tâm này.

Lực ly tâm có thể được tính theo công thức sau:

F = mv^2 / r

Trong đó:

• F là lực ly tâm
• m là khối lượng của vật
• v là vận tốc của vật
• r là khoảng cách từ tâm quay đến vật

Ví dụ thực thế về lực ly tâm

Để có thể hiểu rõ hơn về lực ly tâm, chúng ta có thể xem xét ví dụ cụ thể khi đang ngồi trong một chiếc ô tô và xe đột ngột đổi hướng. Theo định luật 1 của Newton, trong một hệ quy chiếu khi không có lực gì tác động vào vật thể, vật thể đó sẽ duy trì chuyển động thẳng đều. Tuy nhiên, trong hệ quy chiếu quay, chuyển động thẳng đều sẽ lệch so với chuyển động quay.

Trong trường hợp ngồi trong ô tô, nếu không có lực ma sát giữa người và ghế, người sẽ tiếp tục ngồi thằng trong khi ô tô và ghế đổi hướng. Tuy nhiên, khi chiếc xe đổi hướng, người ngồi trên xe cũng sẽ bị dịch chuyển lệch khỏi ghế. Đây chính là lực ly tâm đang tác động, giúp duy trì sự cân bằng trong hệ quy chiếu quay và đảm bảo rằng người ngồi trong không bị rơi ra khỏi ô tô.

Vai trò của lực ly tâm trong hoạt động của quạt ly tâm

Lực ly tâm đóng một vai trò quan trọng trong rất nhiều các thiết bị công nghiệp phục vụ đời sống hằng ngày, điển hình là trong nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm và quạt ly tâm.

Nguyên tắc hoạt động của quạt ly tâm hoàn toàn dựa vào lực ly tâm. Khi cánh quạt quay, không khí sẽ bị hút vào tâm của quạt. Tại đây, không khí sẽ được gia tốc bởi lực ly tâm và được đẩy ra khỏi quạt theo hướng vuông góc với trục của quạt. Cụ thể

Khi phần quay của quạt ly tâm, hay còn được biết đến là roto, quay, áp suất tại vị trí tâm nhỏ hơn so với các vị trí bên ngoài. Khi quá trình này diễn ra bên trong quạt hút ly tâm sẽ giúp năng lượng được bơm thêm vào không khí. Roto tiếp tục hoạt động, không ngừng hút không khí đi dọc theo trục. 

Như vậy, lực ly tâm sẽ xuất hiện, đẩy không khí ra khỏi quạt theo hướng vuông góc với trục quay. Phần guồng quay của quạt ly tâm sẽ phụ trách tạo ra áp lực và hỗ trợ cho việc luân chuyển không khí vào bên trong máy. Bộ phận vỏ của quạt ly tâm thường được thiết kế để tích tụ và dẫn dòng khí vào bộ phận bên trong máy.

Tóm lại lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính. Chúng được ứng dụng nhiều trong thực tế và đặc biệt là thiết bị quạt hút ly tâm công nghiệp. Lực ly tâm là một yếu tố quan trọng quyết định lưu lượng gió và áp suất của quạt, khi lực ly tâm càng lớn thì quạt càng có thể tạo ra lưu lượng gió và áp suất lớn. Hy vọng bài viết này đã giúp bạn hiểu được lực ly tâm là gì và ý nghĩa của chúng trong quá trình vận hành thiết bị quạt công nghiệp ly tâm hiện nay.