張世一

農(nóng)作物在生長過程中，由于光照、養(yǎng)分的不均衡，會(huì)造成部分顆粒不飽滿，即所謂的“次品”。播種前，必須將種子中的“次品”剔除，以免影響種植效果。作為產(chǎn)品出售時(shí)，“次品”也會(huì)影響賣相。

如何快速地將“次品”種子從成千上萬的種子中篩選出來？在學(xué)習(xí)離心力后，我設(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中的上圖是平面圖，下圖為側(cè)視圖。通過底部的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸與大、小轉(zhuǎn)盤相連，當(dāng)以一定的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)大、小轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。將需要分離的種子放入轉(zhuǎn)盤中，種子受力情況如圖2所示。

設(shè)種子質(zhì)量為m，轉(zhuǎn)盤以ω的角速度旋轉(zhuǎn)，種子受到與轉(zhuǎn)盤半徑垂直的離心力F，其大小為F=mrω2。顆粒飽滿的種子質(zhì)量m較大，其受到的離心力F較大。而顆粒較小的“次品”種子質(zhì)量m較小，其受到的離心力F較小。

離心力大的種子斜向運(yùn)動(dòng)的力較大，會(huì)擠壓離心力小的種子。通過數(shù)輪旋轉(zhuǎn)，離心力大的種子逐漸向大轉(zhuǎn)盤的外緣運(yùn)動(dòng)，而離心力小的種子在離心力大的種子的擠壓下，逐漸向小轉(zhuǎn)盤匯集，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。

如圖3所示，大顆粒的種子留在大轉(zhuǎn)盤里，其中顆粒越大的種子越靠近大轉(zhuǎn)盤的邊緣處。而顆粒較小的種子會(huì)留在小轉(zhuǎn)盤里，且越靠近小轉(zhuǎn)盤顆粒越小。此時(shí)，只需清理小轉(zhuǎn)盤內(nèi)的種子就可有效清除種子中的“次品”。