科里奥利力是以像地球一样的自身旋转的参考系(非惯性系)下,做直线运动的物体由于惯性,会保持原来的运动状态,在自身旋转的参考系下,好像受到一个外力,偏离了运动方向,这个假想的力就是科里奥利力。
F=?-2mv’×ω,式中F为科里奥利力;m为质点的质量;v’为相对于转动参考系质点的运动速度(矢量);ω为旋转体系的角速度(矢量);×表示两个向量的外积符号(v’×ω:大小等于v’的大小乘以ω的大小再乘以两矢量夹角的正弦值,方向满足右手螺旋定则)。如图:
地转偏向力中ω、v两矢量夹角等于纬度。
在台风中与气压梯度力结合起来是科里奥利力的实际应用。如图
理科生需要掌握的基本知识是科里奥利力的公式以及应用即可。
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科里奥利力产生的原因是地球自转。
地球绕地轴自转时,纬度越高(越偏南或越偏北),自西向东自转的线速度越小,到极点时,自转线速度就为零了——这是因为自转的角速度相同,但纬度越高纬线圈到自转轴的半径越小。
因此初始与地表相对静止的物体,从高纬度向低纬度地区移动时会逐渐偏向西面。
这看起来像是受到了一个“力”的作用而使得行进路线发生了偏移,但实际上这是物体惯性的表现——物体在高纬度地区随地表自西向东运动的线速度是更小的,因此到了纬度更低的地方,它在东西方向上的运动速度就跟不上地表了,逐渐落后于地表自西向东的运动速度,所以就逐渐往西方偏过去了。
再看沿着正东正西方向移动的情况。在非赤道纬线上,一辆小车沿着纬线绕地球一圈,其低纬度一侧的车轮走过的路径是要比高纬度一侧更大的,也就是说硬要沿着纬线绕圈的话,车辆低纬度一侧的车轮要比高纬度一侧转得更快一些才行——这和地球自转就没有关系了。若严格保证两侧车轮转速相同,则会导致车辆行驶时偏向赤道方向并最终穿过赤道,最终绕地球一周回到起点。此时车辆行经的轨迹刚好是与赤道相交,与起始点所在纬线相切的一个大圆(以地心为圆心的圆),而非纬线。再加上地球自转的线速度在高纬度地区较低,随着车辆沿着大圆逐渐驶向赤道,纬度不断降低,车辆更会不断偏向西方,沿着大圆逐渐远离赤道时则不断偏向东方。(总之就是:北半球偏向运动方向的右侧,南半球偏向运动方向的左侧)
而当车辆正跨在赤道线上行驶时,车轮所压纬线的长度是相同的,地球自转的线速度也完全相同,因此车辆不会偏离行驶方向
科里奥利力(Coriolis force)简称为科氏力,是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述.
科里奥利力的计算公式如下:
F=m*v*w
式中F为科里奥利力;m为质点的质量;v为质点的运动速度;w为旋转体系的角速度;*表示两个向量的外积符号.
傅科摆科里奥利力摆动可以看作一种往复的直线运动,在地球上的摆动会受到地球自转的影响。只要摆面方向与地球自转的角速度方向存在一定的夹角,摆面就会受到科里奥利力的影响,而产生一个与地球自转方向相反的扭矩,从而使得摆面发生转动。1851年法国物理学家傅科预言了这种现象的存在,并且以实验证明了这种现象,他用一根长67米的钢丝绳和一枚27千克的金属球组成一个单摆,在摆垂下镶嵌了一个指针,将这个巨大的单摆悬挂在教堂穹顶之上,实验证实了在北半球摆面会缓缓向右旋转(傅科摆随地球自转)。由于傅科首先提出并完成了这一实验,因而实验被命名为傅科摆实验。信风与季风球表面不同纬度的地区接受阳光照射的量不同,从而影响大气的流动,在地球表面延纬度方向形成了一系列气压带,如所谓“极地高气压带”、“副极地低气压带”、“副热带高气压带”等。在这些气压带压力差的驱动下,空气会沿着经度方向发生移动,而这种沿经度方向的移动可以看作质点在旋转体系中的直线运动,会受到科里奥利力的影响发生偏转。由科里奥利力的计算公式不难看出,在北半球大气流动会向右偏转,南半球大气流动会向左偏转,在科里奥利力、大气压差和地表摩擦力的共同作用下,原本正南北向的大气流动变成东北-西南或东南-西北向的大气流动。随着季节的变化,地球表面延纬度方向的气压带会发生南北漂移,于是在一些地方的风向就会发生季节性的变化,即所谓季风。当然,这也必须牵涉到海陆比热差异所导致气压的不同。科里奥利力使得季风的方向发生一定偏移,产生东西向的移动因素,而历史上人类依靠风力推动的航海,很大程度上集中于延纬度方向,季风的存在为人类的航海创造了极大的便利,因而也被称为贸易风。
科里奥利力(其中一个很重要的表现是地转偏向力)的实质如下:
由于不受外力,线速度保持恒定,随着半径的改变,角速度也发生改变,而参照系的任一点角速度相等,从而产生角速度差,看上去便是发生了偏移。
以地转偏向力为例:
物体(比如题里常用的炮弹,飞机等)的线速度(即东西方向的分速度)由于不受外力在不同的位置始终保持一定(比如炮弹的线速度始终等于炮台的线速度),所以在不同的半径下(即不同的纬度)所对应的角速度(根据ω=v/r)不同,而地球表面的任意一点的角速度都相等,所以导致炮弹的角速度与地面角速度不相等,如果以地面为参考系看上去就是往某个东(或往西)偏移了。
具体一点说:在赤道有一炮台对准北极点打一炮,则他的起始线速度和角速度等于地球赤道某点的线速度和角速度,这枚炮弹不论在什么位置,线速度(东西方向的分速度)始终等于地球赤道上炮台的线速度,但随着他向北飞行,炮弹做圆周运动的半径减小,他的角速度就会增大,而地面上任意一点的角速度相等,等于360°每天。所以这枚炮弹在东西方向运动的比地面上某一点更快,看上去就是往右(东)偏离。
科里奥利力(Coriolis force)有些地方也称作哥里奥利力,简称为科氏力,是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。
扩展资料:
在旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性,有沿着原有运动方向继续运动的趋势,但是由于体系本身是旋转的,在经历了一段时间的运动之后,体系中质点的位置会有所变化,而它原有的运动趋势的方向,如果以旋转体系的视角去观察,就会发生一定程度的偏离。
如上图所示,当一个质点相对于惯性系做直线运动时,相对于旋转体系,其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系,我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线,这个力就是科里奥利力。
根据牛顿力学的理论,以旋转体系为参照系,这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用,这就是科里奥利力。从物理学的角度考虑,科里奥利力与离
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