科里奥利力的详细讲解1综述.ppt

1、关于科里奥利力，除了惯性离心力之外，在旋转参照系中匀速运动的粒子还受到另一个虚拟的科里奥利力。科里奥利1792-1843，让我们从一个简单的例子开始。如图所示，它被安排在一个以角速度逆时针旋转的水平圆盘上，以两点A和B，O作为圆盘的中心和OAOB。在点A，球以相对于圆盘的速度V沿径向被抛向点B。如果圆盘静止不动，球将在一段时间t=(OAOB)/V后到达B点，但结果是球在B点旋转之前到达B点。这种现象可以分析如下。因为圆盘是旋转的，当球离开A时，除了径向速度V外，它还有一个切向速度V1，而B的切向速度是V2。因为B靠近圆心，所以V1V2是垂直的。这是在一个惯性系统中观察到的，它不会在圆盘外旋转。

2、对于以圆盘为参照系的乙来说，他只看到甲以初始速度向他扔球，但球并没有沿直线到达他，而是在球运动前向右偏离。对这一结果的分析表明，地球具有径向初速度，也具有垂直于这个方向的加速度。应用牛顿第二定律解释加速度，由于球在被击中后在水平方向上没有受到“真功率”，在运动物体的加速度现象中观察到科里奥利效应(由旋转参考系统中点的不同线速度引起)，产生这种效应的虚拟惯性力称为科里奥利力。用这个例子可以导出科里奥利力的定量公式。以旋转系统为参考系统，球从a到达b的时间为t=(OAOB)/V，球在t时间内偏离AB的距离为BB=(v1v2) t=(oaob) t=v。当t很小时，可以认为沿BB的运动是均匀加速的，

3、初始速度为0，a表示BB=1/2 a加加速度， 在这个旋转参考系统中应用牛顿第二定律，我们可以得到科里奥利力是FC=ma=2m伏。在这个例子中，圆盘逆时针旋转，科里奥利力的方向指向粒子运动的右边。 类似地，如果圆盘顺时针旋转，科里奥利力的方向指向粒子运动的左边。一般可以证明，当质量为m的粒子相对于旋转参照系(角速度矢量为)的速度为v时，在旋转参照系中观察到的科里奥利力为Fc=-2m V。福柯摆是科里奥利力的一个重要应用。福柯摆()用科里奥利力分析福柯摆让我们用科里奥利力详细介绍福柯摆的问题。上面已经解释过，通常，科里奥利力的公式是：FC=2mV的W:旋转系统的角速度矢量，W的方向与旋转轴一致，

4、并且该方向是根据右手螺旋规则指定的。福柯摆可以用科里奥利力来解释。对于北半球点的福柯摆，当在一个点上有任何速度时，它的速度可以分为三个分量，径向分量、角向分量和轴向分量。根据公式，我们可以知道它所受到的科里奥利力是：fc r=2mvr，它的大小是2mvr，它的方向是沿着y轴的正方向。那么作用在球上的科里奥利力是：fc=fc r f (3)，该力必须在一个由v和v的方向组成的平面上，并且垂直于速度v，如果将v作为一个整体来分析，v不平行于z轴，因此它必须受到科里奥利力的作用。科里奥利力fc的方向垂直于平面。这个平面是一个由V和它的方向组成的平面，所以fc垂直于V，这使得V偏转。地球是一个旋转的参

5、照系，在地球上运动的物体也受到科里奥利力的影响？地球上科里奥利力的表现是什么？下面介绍一些在现实生活中受科里奥利力影响的现象：中国位于北半球，物体在地面上运动，并因地转力而向右偏转，这在日常生活中从未观察到。当人们走路时，他们从不无意识地向右拐。这完全是因为地质导向力很小，它的作用被其他力的作用所掩盖。地质导向力的影响只有在长期积累的情况下才能很容易地检测出来。1.贝里定律：这条定律是自然地理学中一条著名的定律，它是从实际观察中总结出来的，即北半球河流的右岸较陡，而南半球河流的左岸较陡。这可以用地质导向力来解释。在地质导向力的作用下，北半球的河水冲刷右边的次数多于冲刷左岸的次数。长期积累的结果

6、是，右边的银行更加陡峭。地球自转引起的水流的科里奥利惯性力和水流的科里奥利惯性力冲刷着河流的右岸(北半球)，2。大气环流：大气运动的能量来自太阳辐射，压力梯度力是大气运动的源动力。世界上有七个气压带，包括赤道低压带、南北半球纬度30附近的副热带高压带、南北半球纬度60附近的亚极地低压带和南北半球的极地高压带。在压力梯度力和地转偏转力的作用下，压力带之间形成低纬度环流圈、中纬度环流圈和高纬度环流圈。由于地质导向力的作用，南北气流由东向西偏转。北半球表面附近从北向南的气流有向西的偏向。气压带之间形成六个风带，即南北半球的低纬度信风带、南北半球的中纬度西风带和南北半球的极地东风带。气旋和反气旋：气旋

7、和反气旋是大气中最常见的运动形式，也是影响天气变化的重要天气系统。在压力梯度力和地质导向力的共同作用下，大气不会直接在低压中心流动，也不会沿辐射方向从高压中心流出。低压气流在北半球向右偏转，在南半球转向顺时针方向的涡旋。这种大气流动非常类似于水流中的漩涡，所以它也被称为气旋。在夏秋季节，经常出现在我国东南沿海的台风是热带气旋强烈发展的一种形式。高压气流在北半球顺时针旋转，在南北半球逆时针旋转。这个高压循环系统叫做反气旋。双轨列车：中国位于北半球。列车在运行过程中受到地质导向力的影响，因此右轨上的压力大于左轨上的压力。在普通单轨列车上，经常会有方向相反的列车运行，它们的左右两侧正好相反，导致两个

8、轨道的磨损几乎相同。由于列车发展历史的影响，调度员用来指示列车启动、停止、允许或不允许进站等的交通信号。都位于列车的左侧，所以双轨列车都在左侧。由于列车受到指向运动右侧的地质导向力，在双轨铁路左侧行走的列车上的地质导向力指向内侧。列车质量为2000吨，速度为20米/秒，列车位置的纬度为45度，水平方向福柯摆：地球的旋转也会对单摆的运动产生影响，单摆的振动平面会连续顺时针偏转。1851年，福柯在巴黎的教堂里第一次使用了钟摆。钟摆球是一个铁球，直径略大于30米，质量为28公斤。单摆振动时，沿圆的长轴等于3m，摆的振动周期为16s，沿圆的旋转周期为32h。在历史上，福柯第一次展示了地球的自转。福柯摆，皮带变形：(1)同方向旋转，(2)反方向旋转，科氏力应用实例：(1)科氏力标度：科氏力标度应用了质点在匀速旋转参照系中相对运动时受到科氏力作用的力学原理，并通过测量科氏力的大小获得了物质的真实瞬时质量流量。计量原理完全不同于槽式流