实验 6．4

将物块放在转盘上，使转盘转动。当转盘的角速度逐渐增大时，观察放在转盘上的物块所发生的现象。

〔结果〕当转盘的角速度较小时，物块 ； 当转盘的角速度增大到一定程度时，物块 ；

怎样解释上述实验结果呢？

首先分析转盘上物块的受力情况。当转盘静止时，物块在竖直方向上受到重力和支持力，它们相互平衡。转盘开始转动后，质量为 m 的物块开始随转盘做圆周运动。物块所需的向心力 mω2r 是由转盘与物块间的静摩擦力提供的。当角速度ω增大时，所需的向心力也随之增大。但物块与转盘间静摩擦力的增大是有限度的。当静摩擦力不足以提供物块所需的向心力时，物块就不再做圆周运动而发生离心现象。可见做匀速圆周运动的物体所发生的离心现象是由于所受合外力突然消失或不足以提供所需的向心力造成的。

离心现象在技术上具有广泛的应用。通常把利用离心现象的机械叫做离心机械。在医院和医务室里常用的电动离心计可以把使用过的体温计内的汞甩回汞泡内。图 6-17 就是这种离心计的原理示意图。先把使用过的体温计放在转轴支架两端的容器内，然后让电动机带动转轴快速旋转，体温计内的汞因离心现象而被甩回汞泡内。

图 6-18 是离心式飞锤的结构示意图。在转轴上端通过上拉杆装有两个重锤——飞锤。上拉杆可在竖直面内绕轴上下摆动。在转轴高速旋转时，飞锤产生离心运动倾向，将上拉杆张开一定角度，并通过下拉杆使套在转轴上的滑动套筒向上移动一段距离。转轴转得越快，上拉杆张角越大，套筒向上移动距离越大，即套筒向上移动距离的大小与转轴的旋转快慢有着对应的关系。因此离心式飞锤具有测速、调速和限速等多方面的用途。例如在热电站里主要用汽轮机带动发电机发电，但因外电路用电情况的变化会影响发电机转速，进而影响发电质量。因此发电时就要求汽轮机的转速能自动调节，保证在用电量变化的情况下发电机转速仍能保持稳定。采用离心式飞锤就可以随机轴转速的增减启动调节进入汽轮机的蒸汽流量，保证转速不变。当机轴因负载减小而转速增大时， 飞锤转动加快，套筒上拉，通过杠杆将蒸汽阀门向下关小，使进入汽轮机的蒸汽流量和压强减小，机轴的转速下降到额定的数值，达到稳定转速的效果（图 6-19）。

离心现象有时会造成危害，需要防止。例如汽车、火车在转弯时若速度超过允许范围，就会因离心现象而造成严重交通事故。高速转动的砂轮，若转速过大，便构成砂轮的砂粒间的作用力不足以提供其所需的向心力，就会引起砂轮某些组成部分的离心现象而造成事故。