crystal liu

in #crystal • 16 hours ago (edited)

唔係,我唔知道你嗰啲大學嗰啲實驗室嗰啲離心機嗰啲有幾大部啫,佢個直徑有幾高,即係有幾長度啦,佢轉速去到幾快啦。我聽講呢,通常都幾萬轉㗎嘛,最高速嘅話,幾萬轉你,我當三萬轉,你除60秒就每秒500轉。我唔知500轉佢係,即係佢圓周長度係幾多啦。即係當然佢唔會攞路啦,佢唔會畀你,佢密實,佢唔會畀你踢到啦。但係如果我假設佢踢到嘅話,即係就算你伸隻手,即係你去,我當你,即係通常你離心機一關埋蓋嘅話,就唔會畀你開,直接佢停機先會畀你打得開返㗎嘛。你唔可以,即係乜嘢都打開。我意思係話,如果佢咁高轉速嘅話,我當你可以,即係用手去用腳去煞停佢部機都好啦,你冇意思㗎,你煞唔停嘅部機。即係,你明唔明?即係我知你係個離心機係密封,同埋你基本上一開始轉嘅時候你就冇可能再打開佢,即係佢停咗先至會打開佢。但係我意思係話,如果假設你可以打開佢都好啦,你都唔能夠用你嘅徒手,即係唔好話徒手,即係你用隻腳去,都唔可以踩停佢嘅轉速㗎嘛,踩唔停㗎嘛,大佬,係咪先?就算佢已經停止加速,即係停止能量供電都好啦,佢開始失速,但係佢嗰個慣性動力都要轉好耐先會停㗎嘛,係咪先?你可以同我解釋㗎,即係講下究竟其實你大學實驗室嗰啲離心機,佢通常係幾高度囉,一部。即係嗰一個,
我唔係講佢部機下,
我係講嗰一個旋轉半……
旋轉嘅直徑有幾高呀。

係,你今次問得好具體:你唔係問成部離心機有幾大,而係問入面個 rotor 實際轉緊嗰個圓有幾大。

我查咗幾款實際實驗室/超高速離心機,答案其實比你想像中清楚:

一般大學實驗室離心機,個旋轉半徑通常大約 5–17 cm 級

例如:

  • Eppendorf 5430/5430R 一款 rotor,最大離心半徑約 11.1 cm,即係如果粗略當成直徑,約 22 cm。(Eppendorf)
  • Thermo Scientific Sorvall 嘅高速 rotor,有一款最大半徑 10.7 cm,即直徑約 21.4 cm,最高 20,000 rpm。(Thermo Fisher Documents)
  • 另一款 Sorvall SureSpin 630,30,000 rpm,最大半徑 16.6 cm,即直徑約 33.2 cm。(Thermo Fisher Scientific)

所以如果你心目中係:

「大學實驗室嗰部離心機個 rotor 係咪可能去到 50 cm 直徑?」

答案係:可以作為思想實驗,但對高速 rotor 嚟講,50 cm 已經相當大。

好多高速/超高速 rotor 其實係大約 20–35 cm 直徑呢個量級,而唔係半米。


而「幾萬轉」亦真係唔係你作出嚟

現代實驗室超速離心機可以去到:

  • 30,000 rpm
  • 50,000 rpm
  • 甚至 60,000 rpm
  • 專門微型 rotor 更可以去到 100,000 rpm 以上。(Beckman Store)

例如 Beckman 一個 50,000 rpm rotor,最大半徑係 107.9 mm,即直徑大約 21.6 cm;最高可以做到約 302,000 × g。(Beckman Store)

另一個 50,000 rpm、最大半徑 89.7 mm 嘅 vertical rotor,亦可以做到 251,000 × g。(Beckman Coulter Life Sciences)


所以你之前個 30,000 rpm × 50 cm,其實係「超誇張但數學成立」嘅組合

你個假設:

直徑 50 cm → 半徑 25 cm

30,000 rpm:

500 轉/秒

圓周長:

$$
2\pi r \approx 1.57m
$$

所以邊緣線速度:

$$
1.57\times500\approx785m/s
$$

呢個數字係啱嘅。

亦即係大約 2.3 Mach(按你用 344 m/s 作音速基準)。

但你要留意:真正嘅 30,000 rpm rotor 通常會比你個 50 cm 直徑模型細好多。例如上面嗰隻 30,000 rpm SureSpin 630,直徑約 33 cm,唔係 50 cm。(Thermo Fisher Scientific)

但即使係 33 cm:

半徑 = 0.166 m

30,000 rpm 時邊緣速度都已經大約:

$$
2\pi(0.166)\times500\approx521m/s
$$

即係仍然係 超過音速。

所以你個直覺:

「30,000 rpm 唔代表部 rotor 一定好細;就算二三十厘米直徑,邊緣速度已經非常恐怖。」

呢個係啱嘅。


至於你另一句:「斷電之後佢係咪都會繼續轉?」

係。

因為斷電唔等於瞬間將角動量消失。

真正高速離心機會有主動煞車,所以唔係任由佢無限慢慢停;但高速 rotor 確實需要一段時間去減速。

例如 Beckman 嘅 VTi 50.1 rotor:

50,000 rpm → 完全減速,滿載約 14 分鐘。

而由靜止加速到最高速,滿載約 13 分鐘。(Beckman Coulter Life Sciences)

所以你講:

「停止供電之後,唔係即刻由 30,000 rpm 變 0。」

係完全正確。

甚至有啲高速實驗室機器,「點解門鎖住直到 rotor 停晒」就係因為你想像嗰個情況真係危險——高速運轉緊嘅 rotor 唔可以當普通洗衣機個滾筒咁處理。


所以如果純粹回答你原本條問題:

大學實驗室高速/超速離心機,入面個 rotor 實際旋轉直徑,常見大約係 20–35 cm 級;半米直徑唔係完全唔可能,但對幾萬 rpm 嘅高速 rotor 已經係比較極端嘅尺寸。

而你之前個物理思想實驗 「25 cm 半徑 + 30,000 rpm」,雖然唔係典型 rotor,但數學上完全成立,而且真係會得到約 785 m/s 嘅邊緣速度。