Почему в протоколах указывают g, а не обороты
Обороты в минуту описывают только скорость вращения ротора, а на частицу действует центробежное ускорение, которое зависит ещё и от радиуса. Один и тот же режим 4000 об/мин даёт совершенно разные силы в роторе с радиусом 5 см и в роторе с радиусом 15 см.
Поэтому статьи и инструкции к наборам реагентов дают относительное центробежное ускорение RCF в единицах g. Калькулятор помогает перевести его в обороты для вашего прибора и избежать недо- или перецентрифугирования образцов.
Формула RCF и как мерить радиус
RCF равен ω²·r / g, где ω = 2π·n / 60 — угловая скорость, r — радиус в метрах, g = 9,80665 м/с². Если выразить радиус в сантиметрах, формула превращается в известное 1,118·10⁻⁵ · r · n² для RCF в единицах g.
Радиус измеряют от оси вращения до точки, для которой нужно ускорение. Паспорт ротора обычно содержит радиус при максимальном наполнении; у мениска ускорение меньше, а по длине пробирки оно меняется на 30–60 %, поэтому указывайте, о какой точке идёт речь.
Перенос протокола на другой ротор
Когда в методике указано RCF, а у вас ротор другого радиуса, нужная частота вращения находится из равенства ускорений: n₂ = n₁ · √(r₁ / r₂). Для ротора поменьше обороты придётся повышать, для большего — снижать.
Калькулятор также проверяет окружную скорость на радиусе: слишком высокие значения означают риск для стеклянных пробирок и ограничения безопасности производителя. Не превышайте максимальные обороты и паспортное RCF ротора.
Время центрифугирования и k-фактор
Для сохранения степени осаждения при смене скорости иногда используют правило постоянства произведения n²·t: время обратно пропорционально квадрату оборотов. Оно работает как приближение для небольших изменений скорости и не учитывает ускорение и торможение ротора.
k-фактор ротора k = ln(r_max / r_min) · 10¹³ / (3600 · ω²) показывает, насколько эффективно ротор осаждает частицы. Время осаждения вычисляется как t = k / S для частицы с коэффициентом седиментации S в сведбергах.
Безопасность и типичные ошибки
Пробирки должны быть сбалансированы по массе с точностью, указанной в паспорте ротора, обычно в пределах одного грамма. Не используйте пробирки, не рассчитанные на выбранное RCF: пластик трескается, а стекло разрушается задолго до паспортного предела прибора.
Часто путают RCF, указанное для ротора в угловом положении, и значение для бакет-ротора, а также подставляют внутренний диаметр вместо радиуса. Если не уверены, найдите в паспорте таблицу соответствия оборотов и RCF и сверьте с калькулятором.
Формула расчёта
RCF = ω² · r / g, ω = 2π · n / 60; k = ln(r_max / r_min) · 10¹³ / (3600 · ω²)
Проверенные примеры
Найти RCF.
RCF 15874.59 ×g, окружная скорость 114.354 м/с.
Найти обороты.
Требуется 11302.71 об/мин.
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Выберите режим: обороты → RCF, RCF → обороты, перенос на другой ротор или пересчёт времени.
- Введите радиус ротора и выберите единицу.
- Для оценки времени осаждения включите дополнительные параметры и задайте радиус у мениска.
- Проверьте окружную скорость и таблицы соседних режимов.