離心機的轉子半徑100 mm,轉速3,000 rpm 時,相對離心力(RCF)約為多少?
詳細解析
本題觀念
本題考核離心機相對離心力的計算,重點在於正確使用公式並注意單位換算。相對離心力(RCF, relative centrifugal force)是指離心時樣本所受力量相對於地球重力的倍數,以 × g 表示。與轉速(RPM)不同,RCF 能讓不同轉子半徑的離心條件直接比較,因此臨床檢驗標準操作程序書中通常以 RCF 來標示離心條件,是檢驗人員必備的基本計算能力。
選項分析
A:10,006 × g 遠超正確計算值。若忘記把 100 mm 轉換為 10 cm,直接以 100 代入公式中「以公分為單位的半徑」,算出約 10,062 × g,接近此選項,屬於單位轉換疏失所致的錯誤結果。
B:3,006 × g 約為正確答案的三倍,沒有任何合理的代入方式可得到這個數值,屬於干擾選項。
C:將半徑 100 mm 換算為 10 cm,代入公式 RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r(cm) × RPM²,計算為 1.118 × 10⁻⁵ × 10 × (3,000)² = 1.118 × 10⁻⁵ × 9 × 10⁷ = 1,006.2 × g,約為 1,006 × g,與本選項完全吻合。
D:906 × g 低於正確計算值,同為無合理推算路徑的干擾選項。
答案解析
本題答案為 C。解題關鍵有兩步:第一,將轉子半徑 100 mm 轉換為公分(10 cm),因為標準 RCF 公式中的半徑單位是公分;第二,代入標準公式 RCF = 1.118 × 10⁻⁵ × r(cm) × RPM²。計算過程為 1.118 × 10⁻⁵ × 10 × 9,000,000 = 1,006.2 × g。選項 A 正是未做單位轉換的典型陷阱,考試時務必先確認半徑的單位再代入公式。
核心知識點
RCF 公式是檢驗科最常考的基本計算之一,記法:常數 1.118 × 10⁻⁵ 乘以半徑(公分)乘以轉速的平方。做題時最容易犯的錯誤就是忘記將 mm 轉為 cm,導致答案偏大十倍。此外要記得離心力與轉速呈平方關係,轉速加倍則離心力增為四倍。日常操作中使用 RCF 來標示離心條件,能確保不同離心機之間結果的可比較性與一致性。
參考資料
- Sigma-Aldrich: G-Force Calculator. https://www.sigmaaldrich.com/US/en/support/calculators-and-apps/g-force-calculator
- Omnicalculator: Centrifuge Speed Calculator. https://www.omnicalculator.com/physics/centrifuge-speed
- Beckman Coulter: Relative Centrifugal Field. https://www.beckman.com/resources/technologies/centrifugation/principles/relative-centrifugal-field
- Drucker Diagnostics: A Step-by-Step Guide to Calculating G Force. https://druckerdiagnostics.com/resources/blog/a-step-by-step-guide-to-calculating-g-force/