6.3 Εφαρμογές της κεντρομόλου δύναμης

Πολλές είναι οι εφαρμογές της κεντρομόλου δύναμης και με μεγάλη πρακτική αξία.

Εικόνα 6.5: Κεντρομόλος δύναμη σε ποδηλάτη

1. Ο ποδηλάτης (εικόνα 6.5): Όταν ο ποδηλάτης βρίσκεται στη στροφή του σταδίου, περιφέρεται κυκλικά. Η απαραίτητη για την κυκλική κίνηση κεντρομόλος Fκ δημιουργείται από τις υπαρκτές δυνάμεις. Όπως έχουμε αναφέρει, αυτές είναι για κάθε σώμα που στηρίζεται στο έδαφος: το βάρος Β και η αντίδραση Ν. Η τελευταία είναι πάντα κάθετη στην επιφάνεια επαφής. Αν ο ποδηλάτης τρέχει στη στροφή σε κατακόρυφη "στάση", (εικόνα 6.5.1) η συνισταμένη των Β, Ν θα είναι μηδέν. Η δημιουργία της κεντρομόλου απαιτεί την πλάγια θέση του ποδηλάτη. Τότε το βάρος μπορεί να αναλυθεί σε δυο συνιστώσες: τη Ν', που εξουδετερώνει την αντίδραση Ν, και την οριζόντια, η οποία θα παίξει το ρόλο της κεντρομόλου Fκ. Η κλίση του ποδηλάτου εκφράζεται από τη γωνία α. Με τις γνώσεις μας από την τριγωνομετρία βρίσκουμε ότι: [pic] Τελικά: [pic] (6.17)

2. Κλίση στο εθνικό οδικό και σιδηροδρομικό δίκτυο (εικόνα 6.6): Πολλές φορές έχουμε ακούσει για περιπτώσεις "ντεραπαρίσματος" σε στροφές του εθνικού οδικού δικτύου. Εκεί υποτίθεται ότι έχει δοθεί η κατάλληλη κλίση ανάλογα με το όριο ταχύτητας που επιτρέπεται σε αυτό το σημείο και ανάλογα με την καμπυλότητα του δρόμου. Η διαδικασία είναι ίδια με την αντίστοιχη του ποδηλάτη και εκφράζεται με τη σχέση (6.17).

Εικόνα 6.6: Κλίση σε σιδηροτροχιές και όριο ταχύτητας

Παράδειγμα: Ποιο πρέπει να είναι το όριο ταχύτητας του σιδηροδρομικού βαγονιού της εικόνας 6.6 για στροφή δρόμου ακτίνας 400m και κλίση 10%;

Όταν οι μηχανικοί αναφέρουν κλίση 10% (ή 0,1), εννοούν ότι για 100m δρόμου έχουμε ανύψωση 10m. Στη Φυσική, κλίση θεωρούμε την εφαπτομένη (εφα) της γωνίας που σχηματίζει η ανηφόρα με το οριζόντιο επίπεδο. Από τη σχέση (6.17) βρίσκουμε: [pic] Άρα: [pic] ή [pic]. Αν η σιδηροτροχιά δεν έχει την κατάλληλη κλίση ή αν ο οδηγός παραβιάσει το όριο ταχύτητας, το τρένο εκτροχιάζεται.

Εικόνα 6.7: Ρυθμιστής του Watt

3. Ρυθμιστής του Watt και φυγοκεντρικός διαχωριστήρας: Η διάταξη Watt χρησιμεύει για εισαγωγή υγρών ή αερίων σε μηχανές εσωτερικής καύσης, εικόνα 6.7. Πάνω στην ίδια ιδέα στηρίζεται και ο διαχωριστήρας υγρών της εικόνας 6.8. Ίσως να το έχετε δει σε μικροβιολογικό εργαστήριο. Χρησιμοποιείται για διαχωρισμούς των συστατικών διαλύματος που έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα από τα υπόλοιπα. Υγρά που χρειάζονται τέτοιο διαχωρισμό είναι το γάλα και το αίμα, οπότε τα άλατα και τα άλλα βαριά συστατικά πέφτουν στον πυθμένα. Προϋποθέτει μεγάλη συχνότητα περιστροφής.

Εικόνα 6.8: Διαχωριστήρας υγρών

4. Το ταχύμετρο (κοντέρ) (εικόνα 6.9): Η αρχή λειτουργίας του ταχυμέτρου είναι η ίδια με την αντίστοιχη του ρυθμιστή Watt. Ο άξονας Α περιστρέφεται και, όσο μεγαλώνει η συχνότητα περιστροφής, οι σφαίρες απομακρύνονται από αυτόν. Τότε, ο δρομέας Δ κατεβαίνει και ο δείκτης στην κλίμακα μετακινείται σε μεγαλύτερες τιμές.

Εικόνα 6.9: Αρχή λειτουργίας του ταχυμέτρου (κοντέρ) στο αυτοκίνητο

5. Ανακυκλώσεις (εικόνα 6.10): Είναι η κατακόρυφη κυκλική κίνηση όπου επιδιώκεται να φτάσει το κινητό στο ανώτατο σημείο χωρίς να πέσει.

Εικόνα 6.10: Ανακύκλωση και αεροπορικοί ελιγμοί