对于一个质量为m的颗粒（蛋白质或核酸等其他生物分子），当放在离心力场中，例如角转头中，受到一个离心力作用fc：
fc＝m（1－vρ）ω2r
其中r为处于离心管中的颗粒到转头中心的距离。ω为角速度（弧度/s）（ω＝（2π/60）×RPM），RPM为转头每分钟的转数。（1－vρ）为浮力因子，ρ为溶液密度，而v为偏微比容（mL/g），定义为一克干物质置于无限大体积的溶剂中时溶液体积的增量。一般认为v等同于1/ρp，ρp是颗粒的有效密度。如果ρp等于ρ，则没有净的力作用于颗粒上，这样的颗粒将不会沉降。颗粒的运动受到阻力（fr＝fv）的影响，v是运动速度，而f为摩擦系数。当沉降速度达到稳定状态时，fr＝fc，
fv＝m（1－vρ）ω2r
变换一下方程，用场强去除速度，得到：
S＝v/ω2r=m（1－vρ）/ f＝M（1－vρ）/ fN
其中M为分子量，N为阿伏伽德罗数，即M＝mN。S称为沉降系数，其单位为秒。
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