A centrifuga fizikája

Azt se nehéz megérteni, hogy minél gyorsabban, vagyis magasabb fordulatszámon forog, annál több víz távozik, persze azon az áron, hogy a ruhát sem kíméli.
Ha azonban a működés dinamikáját nézzük, máris nehezebb a dolgunk, ha pontosan is akarunk fogalmazni. Induljunk azonban kicsit messzebbről: ha egy spárgára kötött tárgyat a fejünk körül forgatunk, akkor ahhoz, hogy a körpályán maradjon, erőhatásra van szükség, ennek a neve a centripetális erő, mely arányos a tárgy sebességének négyzetével és fordítottan arányos a kör sugarával, vagy ha a fordulatszámmal számolunk, akkor annak négyzetével és a sugárral is egyenesen arányos. Tehát a kötélben lévő erő tartja körpályán a tárgyat, ha a zsinór elszakad, a tárgy – a mozdulatlan vonatkoztatási rendszerből tekintve – érintőirányban elrepül.

A görbe pályán maradást sokféle erő biztosíthatja, akár kanyarodáskor a gépkocsi kerekének a tapadása, akár a gravitáció, ami a Föld ellipszispályáját létrehozza.
A helyes szemlélet a következő: keresni kell egy létező erőt, ami a görbe pályán tartja a testet, és ez „játssza el” a centripetális erő szerepét, amely önmagában nem létezik úgy, mint például a nehézségi erő.
Centrifugáláskor a dob fala tartja körpályán a ruhát, közben összepréseli, így kinyomja belőle a víz egy részét. Tehát a nyomóerő pont akkora lesz, hogy a körmozgást biztosítsa.

A centrifugális erő fogalmát is biztos mindenki ismeri. Ezt akkor használjuk, ha forgó koordináta-rendszerben vizsgáljuk a jelenségeket. Például felülünk egy körhintára, és érezzük, hogy egy kifelé mutató erő hat ránk. Ez nagyságra megegyezik az előbb tárgyalt centripetális erővel. A körhintából kiejtett tárgyat onnan sugárirányban látjuk elrepülni, míg ugyanez a mozdulatlan vonatkoztatási rendszerből tekintve ez érintő irányban történik.

Írta: Szőts Dávid