Toolyard

Симулятор центрифуги

Уравнения этой модели

RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r × RPM²
rРадиус ротора r (от центра ротора до дна пробирки), смот центра ротора до дна пробирки
RPMСкорость вращения (оборотов в минуту, RPM)оборотов ротора в минуту
RCFотносительное центробежное ускорениесила, действующая на образец, в долях силы тяжести, записывается как × g; растёт с квадратом скорости, а при RPM = 0 образец просто оседает под действием силы тяжести, 1 × g

При текущих значениях:

v = d² (ρp − ρf) × g × RCF ÷ (18 η)
dдиаметр частиц каждого видачастицы A, B и C: скорость растёт с d², поэтому в десять раз более широкая частица оседает в сто раз быстрее — именно это позволяет центрифуге их разделить
ρp − ρfРазница плотностей Δρ (частица минус жидкость), г/см³клетки и органеллы плотнее воды всего на 5–40%, песок — на 165%; частица с плотностью жидкости никогда не оседает
ηвязкость жидкости0,001 Па·с, как у воды; более вязкие жидкости всё замедляют
gстандартное ускорение свободного падения9,81 м/с²; RCF × g — ускорение, которое испытывает образец
vскорость осаждения частиц каждого видазакон Стокса; частицы в вынутой пробирке оседают с этими скоростями

При текущих значениях:

t_pellet = L ÷ v
Lвысота столба жидкостиздесь 3 см
t_pelletвремя, за которое последняя такая частица достигает дначастицы этого вида оказываются в осадке через это время и ещё находятся в надосадочной жидкости до него; остановка между временами двух видов — дифференциальное центрифугирование

При текущих значениях:

Как пользоваться симулятором центрифуги

  1. Выберите, что в пробирках: клеточный лизат, кровь, бактериальная культура, почва в воде или три свои размера частиц. Задайте скорость в об/мин и радиус ротора; показывается × g — относительное центробежное ускорение, а Конвертер RCF в об/мин переводит в обе стороны для любого ротора.
  2. Нажмите на пробирку (или «Вынуть пробирку»), чтобы поднять её и заглянуть внутрь: каждый вид частиц оседает со своей скоростью, самые крупные первыми, и образует слоистый осадок, а жидкость над ним светлеет. Нажмите на пробирку ещё раз, чтобы вернуть её.
  3. Уравнения дают скорость седиментации каждого вида по закону Стокса и время до осаждения. Остановитесь между двумя такими временами — и один вид окажется в осадке, а другой ещё в супернатанте: это дифференциальное центрифугирование, стандартный способ разделить ядра, митохондрии и рибосомы.

Частые вопросы

Чем отличаются об/мин и RCF?

Об/мин — скорость вращения ротора. RCF, записываемое как × g, — сила, действующая на образец, кратная силе тяжести, и она зависит ещё и от радиуса: RCF = 1,118 × 10⁻⁵ × r × об/мин². Те же обороты дают вдвое большую силу в роторе вдвое большего размера, поэтому протоколы указывают × g.

Почему крупные частицы осаждаются быстрее?

Закон Стокса: скорость седиментации пропорциональна центробежной силе, разности плотностей частицы и жидкости и квадрату диаметра. Ядро диаметром 6 мкм оседает в 36 раз быстрее митохондрии в 1 мкм, поэтому короткое центрифугирование при 1000 × g осаждает ядра и оставляет митохондрии в супернатанте; затем 10 000 × g за 10 минут осаждают митохондрии, а 100 000 × g за час — рибосомы.

Реальна ли скорость вращения на картинке?

Нет. При тысячах оборотов в минуту настоящий ротор — размытое пятно, поэтому анимация вращается не быстрее 900 об/мин. × g, скорости седиментации и время осаждения рассчитываются по заданным вами оборотам; используйте скорость воспроизведения, чтобы прокрутить минуты или часы центрифугирования за секунды.

Пишет, что WebGL выключен.

Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.

Загружается ли что-нибудь?

Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.

Встроить этот инструмент на свой сайт

Ещё симуляции по биологии

Ещё научные симуляции

Симулятор движения тела, брошенного под угломСимулятор маятникаСимулятор опыта с двумя щелямиСимулятор электрического поляСимулятор орбитСимулятор пружинного маятникаСимулятор рассеяния РезерфордаСобытие в коллайдереСимулятор радиоактивного распадаСимулятор атома Бора3D-просмотр молекулСимулятор идеального газаСимулятор линз и зеркалСимулятор стоячих волнСимулятор эффекта ДоплераСимулятор столкновений и импульсаСимулятор RC- и RL-цепейСимулятор заряженной частицы в магнитном полеСимулятор излучения абсолютно чёрного телаСимулятор специальной теории относительностиСимулятор преломления и полного внутреннего отраженияСимулятор последовательных и параллельных цепейСимулятор течения жидкости и закона БернуллиСимулятор электромагнитной индукцииСимулятор кривой титрованияСимулятор скорости реакции и теории столкновенийСимулятор химического равновесия (Ле Шателье)Симулятор гальванического элемента и электролизаСимулятор кривой нагревания и фазовых переходов3D-просмотр атомных орбиталейСимулятор буферовСимулятор хроматографииСимулятор спектрофотометра и закона Бугера — Ламберта — Бера3D-просмотр кристаллических решётокСимулятор времён года и продолжительности дняСимулятор тектоники плит и землетрясенийСимулятор фаз Луны, приливов и затменийСимулятор парникового эффектаСимулятор эволюции звёзд и диаграммы Герцшпрунга — РасселаСимулятор доски ГальтонаСимулятор рядов Фурье

Похожие калькуляторы и инструменты

Руководства