物體圍繞中心軸旋轉時會受到離心力F的作用。
當物體的質量為 M、體積為V、密度為D、旋轉半徑為r、角速度為（弧度數/秒）時，可得： F=Mω2r 或者 F=V.D.ω2r （1） 上述表明：被離心物質所受到的離心力與該物質的質量、體積、密度、離心角速度以及旋轉半徑呈正比關系。離心力越大，被離心物質沉降得越快。 在離心過程中，被離心物質還要克服浮力和摩擦力的阻礙作用。浮力F}和摩擦力F}}分別由下式表示： F’=V.D’.ω2r （2） F’’=f dr/dt （3） 其中D}為溶液密度，f為摩擦系數，dr/dt為沉降速度（單位時間內旋轉半徑的改變）。
在一定條件下，可有 ：F=F’+F’’ V.D. ω2r =V.D’ω2r + f. dr/dt dr/dt =Vω2r (D-D’)/f (4) 式(4)表明，沉降速度與被離心物質的體積、密度差呈正比，與f成反比。若以S表示單位力場（ω2r=1）下的沉降速度，則 S=V (D-D’)/f S即為沉降系數。
沉降系數對于生物大分子來說，多數在(1~500)×10-13秒之間。為應用方便起見，人們規定1×10-13秒為一個單位（或稱1S）。一般單純的蛋白質在1~20S之間，較大核酸分 子在4~100S之間，更大的亞細胞結構在30～500S之間。