浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响
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科里奥利力在自然界和人类生活中的影响及应用
科里奥利力是一种由法国物理学家里昂·科里奥利发现的一种新的力。
它也被称为引力短距离作用力,它与重力场的引力作用有所不同。
科里奥
利力是一种距离作用力,当物体间距离很近时,此力会变强;当物体间距
离很远时,此力会逐渐减弱。
科里奥利力在自然界的影响很大。
它可以起到一种组织力,可以在空
间尺度上影响物质的分布。
例如,月球表面的岩石中含有特定的科里奥利力,它能够维持月球大面积的物质分布平衡。
此外,科里奥利力还可以起
到一种力稳定效应。
科里奥利力可以应用于人类生活中。
科里奥利力可以用来制造一些细
小的装置,例如微型结构和微型机械元件。
此外,科里奥利力也可以应用
于药物制造,使得药物可以在特定的距离范围内聚集,提高药物的有效性。
另外,由于科里奥利力的稳定性,它还可以用来控制微型机器操作的精确
性和稳定性。
谈谈科里奥利力的影响摘要相对于地球运动的物体会受到科里奥利力的作用, 本文对地球上物体受科里奥利力影响的各种现象加以描述。
包括水平运动物体的偏转,落体偏东,傅科摆和对分子光谱的影响。
关键词科里奥利力,水平运动物体的偏转,落体偏东,傅科摆,分子光谱一引言在地球上, 相对于地球运动的物体(运动方向平行于地轴时除外) 会受到一种惯性力的作用, 这种惯性力是以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名的, 叫做科里奥利力,由于科里奥利力垂直于物体的运动方向, 所以不能影响物体运动速度的大小, 但它可以改变物体的运动方向。
科里奥利力的计算公式如下:F=2mv×ωF=-2mω×v.(from Wiki)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;ω为旋转体系的角速度;×表示两个向量的外积符号。
二科里奥利力的影响(一)水平运动物体的偏转地球上一切运动的物体, 如气流、海洋、河流、交通工具及飞行物等, 除了运动方向平行于地轴外,都要受到科里奥利力的作用.如将科里奥利力分解成竖直方向和水平方向的两个力,则垂直分力使运动物体的重力略有改变(增加或减少) , 水平分力可能使物体运动方向发生变化(北半球偏右, 南半球偏左, 赤道上不偏) .地球上高、中、低纬度的三圈大气环流、洋流系统的形成, 气旋与反气旋的旋转, 大河两岸的不对称, 都同地转偏向力的作用有关. 它们既是地球自转的后果, 也是地球自转的证据.(二)落体偏东落体偏东(或抛体偏西) 是科里奥利力对沿垂直方向运动物体作用的结果。
落体偏东的数值以赤道最大, 向两极减小至0. 总的说来, 数值都很小. 例如, 在纬度400 的地方, 在离地面200 m 高处自由下落的物体, 偏东的数值约为4175 cm , 加上其它因素(如风) 的干扰, 难于察觉。
在很深的矿井中所做的落体实验, 除赤道上证明是偏东外, 在北南半球由于地球自转惯性离心力的影响, 分别是偏东略南和偏东略北.(三)傅科摆傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现. 在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动. 在南半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏左, 致使摆动平面沿逆时针方向转动.(四)对分子光谱的影响科里奥利力会对分子的振动转动光谱产生影响。
地球上的科里奥利力是怎么回事地球上的科里奥利力是怎么回事科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。
旋转体系中质点的直线运动科里奥利力是以牛顿力学为基础的。
1835年,法国气象学家科里奥利提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。
引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋系的处理方式。
由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
(本回答内容来自百度搜索『本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作专案稽核』)科里奥利力地理题正确。
科里奥利力的计算公式如下:F=-2mv×ω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;ω为旋转体系的角速度;×表示两个向量的外积符号。
根据此公式,赤道角速度最小,两极角速度最大,所以科里奥利力在赤道处最小,在两极处最大。
科里奥利力公式应该是F=-2mv×ω吧。
在这是的“-”应该是定的方向和你定的不同而已。
但是你上面的两个不是一样的吗,要真说不同,那也应该是F=2m(v*w)比较合适,因为mv是一体的啊。
哦原来你说的是这意思啊,不好意思。
应该是F=2m(w*v)的,这个在百科那里有的:1)外积的反对称性:a ×b = - b × a.在这里::baike.baidu./view/981992.?wtp=tt地球自转偏向力是科里奥利力吗当物体相对与地球表面运动时会受到一个叫地转偏向力的力的影响而改变方向,但地转偏向力并不是一个真正的力,而是一种惯性力。
地转偏向力对航天,航空来说是一种不可忽视的力,地转偏向力在极地最显著,向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处,而且在日常生活中地转偏向力很小,是忽略不计的。
科里奥利效应的应用场景-概述说明以及解释1.引言1.1 概述科里奥利效应是一种自然现象,描述的是自然界中物体在旋转运动时所产生的力。
它是由法国数学家格斯塔夫·盖里奥利在19世纪中叶所发现和研究的。
科里奥利效应通常表现为当物体在旋转的参考系中运动时,会出现一种所谓的向外偏离效应,即物体所受力的方向与旋转轴垂直,并指向旋转中心。
这种效应在许多领域都得到了应用和研究。
科里奥利效应在天气预报中有重要的应用。
在气象学中,空气质量与地球自转有关,因为地球的自转速度不同于不同纬度上的线性速度,所以风向和气旋的性质在不同纬度上会有所不同。
科里奥利效应帮助科学家们解释了为何在北半球的气旋中风向逆时针旋转,而在南半球则为顺时针旋转。
这一现象使得气象学家们能够更准确地预测风向和风暴路径,提高天气预报的准确性。
另外,科里奥利效应还在风力发电中起到了重要作用。
风力发电机是利用风的动能转化为电能的设备。
科里奥利效应使得风从风力发电机的风叶上流过时,风叶会发生侧向偏转,从而产生了一个倾斜的向下压力。
这种压力推动了风力发电机的旋转,最终产生了电能。
因此,科里奥利效应为风力发电技术的发展提供了理论基础,并促进了清洁能源的利用。
总之,科里奥利效应在天气预报和风力发电等领域中具有广泛的应用。
通过研究和应用科里奥利效应,我们可以更好地理解和预测自然界中的现象,同时也能够推动相关技术的发展和应用。
未来,我们可以进一步深入研究科里奥利效应,在更多领域中发掘其潜在的应用价值,推动科学技术的进步。
1.2文章结构本文将按照以下结构进行展开讨论科里奥利效应的应用场景。
首先,在引言部分(1.引言),我们将对科里奥利效应进行概述(1.1 概述)。
我们将解释何为科里奥利效应,以及其基本原理和作用机制。
接着,我们将介绍本文的结构(1.2 文章结构),即逐一讨论科里奥利效应在不同领域的应用。
最后,我们将明确本文的目的(1.3 目的)。
在正文部分(2.正文),我们将首先阐述科里奥利效应的基本原理(2.1 科里奥利效应的基本原理),包括由地球自转引起的科里奥利力和科里奥利效应的影响因素。
生活中的惯性力和科里奥利力及后者在自然界中的效应摘要:本文主要通过举例介绍了惯性力和科里奥利力的概念,并且列举了自然界中科里奥利力的效应。
关键词:非惯性系、惯性力、科里奥利力、转动系、科氏力学现象。
一、引言我们熟知的牛顿力学的基本定律,只在惯性系中成立。
然而,宇宙中并不存在严格意义上的惯性系,所以在实际问题我们不得不和非惯性系打交道。
例如,地球上加速运动的汽车、游乐场的旋转木马,还有我们自转着的地球都不是惯性系。
在非惯性系中,通过引入惯性力这样的概念,就能使得牛顿运动定律也能在非惯性系中得到利用。
而后讲到的科里奥利力,则是惯性力在转动系中的特殊情况。
二、惯性力惯性力是指当物体加速时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。
因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。
例如,在生活中,我们坐公交车时经常会有司机突然急刹车的经历,这个时候我们往往会向前倾。
我们仔细想一想会发现,刹车的这个时候,作为乘客的我们是没有受到一个使我们身体前倾的这样一个力的,这仅仅是惯性在不同参考系下的表现而已。
由于公交车刹车时相对地面有向后的加速度,如果以公交车为参考系的话,那么我们乘客就有向前的加速度了,记为a*。
进而我们就受到一个向前的力F*=m x a*(其中m为我们的质量)。
这个F*实际上是不存在的,也就是我们所讲到的惯性力(或者假想力)。
这样看来,在公交车这个非惯性下,只要引入了这个惯性力,我们就依旧能利用牛顿运动定律来解决一些问题了。
三、科里奥利力惯性力有很多特殊情况。
像如果在转动的参照系中引入的话,如果物体相对于匀速转动的参照系静止,我们就会得到惯性离心力;而若物体相对于匀速转动的参考系有相对运动的,那么就有一种附加的力出现,也就是科里奥利力。
如图,假设在A点设一个质量为m的小球(AB方向上有一个光滑槽)。
科里奥利力1 引言科里奥利力(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。
科里奥利力是以牛顿力学为基础的。
1835年,法国气象学家和工程师科里奥利(Gaspard-Gustave Coriolis)提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。
引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋转体系的处理方式。
由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
2 物理学中的科氏力科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性,在旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性的作用,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。
如右图1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,科里奥利力与离心力性质相似,都不是真实存在的力,而是惯性作用在非惯性系内的体现。
科里奥利力的计算公式如下:F c=−2mω×v式中F c为科里奥利力;m为质点的质量;v为质点的运动速度;ω为旋转体系的角速度;×表示两个向量的外积符号。
特殊的是,在地球上,拥有水平于地面方向运动分量的物体受里奥利力大小为:F=2mvωsinϕ式中F为地转偏向力的大小;m为物体质量;v为物体的水平运动速度分量;ω为地球自转的角速度;ϕ为物件所处的纬度。
浅谈地转偏向力的影响黄琪1142041084生命科学学院2011级生态专业摘要:水平地转偏向力亦称地偏力,因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。
地转偏向是科氏力(科里奥利力)在沿地球表面方向的一个分力。
对于自然界和人们的生活有着潜移默化的影响,从气流洋流的流向,到皮鞋的磨损都与地转偏向力有关。
关键词:地转偏向力北半球大气运动手性植物洋流冲积平原1.地转偏向力简介由于地球自转而产生作用于运动物体的力,称为地转偏向力,简称偏向力。
它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在),只能改变水平运动物体运动的方向,不能改变物体运动的速率。
地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。
由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内,故只有垂直地转偏向力,而无水平地转偏向力。
由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上,故只有水平地转偏向力,而无垂直地转偏向力。
在赤道与极地之间的各纬度上,地平面绕着平行于地轴的轴旋转,轴与水平面有一定交角,既有绕平行于地平面旋转的分量,又有绕垂直于地平面旋转的分量,故既有垂直地转偏向力,也有水平地转偏向力。
2.产生的原因及计算方式2.1产生原因George-Gate的《定性分析地转偏向力》一文从科里奥利力的角度分析得出:对于水平运动的物体,在北半球,其所受的地转偏向力指向运动方向的右手边,在南半球,地转偏向力指向运动方向的左手边;对于在竖直方向运动的物体,无论在哪个半球,若物体竖直向上运动,则地转偏向力指向正西方,若物体竖直向下运动,则地转偏向力指向正东方。
对于一个作一般运动的物体,可将其速度分解成竖直方向和水平方向两个分量,分别求出两分速度对应的地转偏向力后对两力求矢量和。
由于除南北两极外,各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,即越向南纬线越长,所以线速度大,所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了,所以其就由于惯性表现出往右偏。
科里奥利力——让自然中的流体变得如此美妙科里奥利(Coriolis,Gustave Gaspard de,1792~1843)是法国物理学家。
1836年当选为法国科学院院士,1838年起在巴黎综合工科学校教授数学物理。
1835年,科里奥利在《物体系统相对运动方程》的论文中指出:如果物体在匀速转动的参考系中作相对运动,就有一种不同于通常离心力的惯性力作用于物体,并称这种力为复合离心力。
后人以他的名字将该复合离心力命名为“科里奥利力”。
※※科里奥利力※※科里奥利力简称“科氏力”,主要是由坐标系的转动与物体在动坐标系中的相对运动引起的,表达式为Fc=2mV ×ω。
其中,Fc为科氏力,m为运动物体质量,V为运动物体的矢量速度,ω为旋转体系的矢量角速度,×表示两个向量的叉乘。
从式中可看出,当物体运动方向与旋转轴方向平行时科氏力为零。
注:科氏力与离心力一样,都不是真实存在的力,而是惯性效应在非惯性系内(本文默认为旋转系统) 的体现。
也就是说,从惯性系的角度看,科氏力是不存在的。
※※科氏力方向※※在判断科氏力Fc方向前,需先判断角速度ω的矢量方向,两者都遵循右手螺旋法则。
因此,分为两个步骤:1、角速度方向:右手(除大拇指外)手指顺着转动的方向朝内弯曲,大拇指所指的方向即角速度的矢量方向。
2、科氏力方向:右手(除大拇指外)手指指向(非惯性系中)物体运动方向,再将四指绕向角速度方向,拇指所指方向即科里奥利力方向。
※※科氏力现象与应用※※1、柏而定律柏而定律,是自然地理中一条著名的、从实际观察总结出来的规律,即:北半球河流右岸比较陡峭,南半球则左岸比较陡峭。
以北半球为例,在地球自转(角速度ω)和河流流动(流动速度Vr)联合作用下,产生的科氏力Fc使河水涌向右岸(右手螺旋定则),在河岸的阻挡下,右岸的水体会比左岸高(河面越宽、水流越急则高出的高度越大),河水对右岸多出的压力使对右岸冲刷比左岸更严重,长期积累导致右岸比较陡峭。
科里奥利力在自然界和人类生活中的影响薛超中国地质大学(北京),北京市海淀区(100083)摘要:地球既有自转又有公转,所以是非惯性参照系,在非惯性参照系中,物体运动时,将受到科里奥利力的作用,因而影响其力学状态。
本文讨论了科里奥利力的概念以及在自然界和人类生活中的影响。
关键词:科里奥利力;原理;表现正文:引言地球上一切运动的物体,如气流、洋流、河流、交通工具及飞行物等,都受到科里奥利力的作用。
只有当物体运动的方向平行于地轴时,科里奥利力为零。
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。
1835年,法国气象学家科里奥利提出,为了描述旋转体系的运动,需要在运动方程中引入一个假想的力,这就是科里奥利力。
引入科里奥利力之后,人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程,大大简化了旋系的处理方式。
由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系,因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
原理分析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,科里奥利力与离心力一样,都不是真实存在的力,而是惯性作用在非惯性系内的体现。
科里奥利力的计算公式如下:F=2mv×ωF=-2mω×v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;ω为旋转体系的角速度;×表示两个向量的外积符号。
具体表现1.柏而定律:该定律是自然地理中一条著名的、从实际观察总结出来的规律,即北半球河流右岸比较陡削,南半球则左岸比较陡削。
这可以由地转偏向力得到说明,北半球河水在地转偏向力作用下,对右央求冲刷甚于左岸,长期积累的结果,右岸比较陡峭。
2.大气环流:大气运动的能量来源于太阳辐射,气压梯度力是大气运动的源动力。
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响摘要:分析了科里奥利力的产生原理,并给出其计算公式。
举例说明了科里奥利力在自然界及人类生活中的影响。
并与地质学专业相联系,说明科里奥利力在地质作用中可能的影响。
旨在引导人们了解科里奥利力,从而更好地将其应用到实际的生活生产中去,并继续研究探索,发现更多的奥秘。
关键词:科里奥利力、惯性力、偏转0 引言地球是一个转动的参照系,在地球表面或内部以某一速度运动的物体,如果其运动方向与地轴转动方向不平行,则会受到科里奥利力(简称“科氏力”)的作用。
科里奥利力在自然界以及人们的生活中都有着重要的影响以及应用。
了解其原理有助于我们更好地利用它或减小它带来的不利影响。
1 原理分析科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性,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。
运动物体在转动体系中受到的科里奥利力为:(示意图如右)其中为物体的质量,为小球相对于转动系的速度,为转盘旋转的角速度。
由于地球的旋转,在北半球物体运动会受到向右的科里奥利力,而在南半球则向左。
2 应用不论是在自然界、生活中、或在军事等领域,科里奥利力在很多方面都扮演者重要的角色。
在自然界中:气流涡旋的形成便是空气在向气压中心运动时受到科里奥利力的作用偏离了直线运动轨迹,从而旋转着向低压中心运动,形成了涡旋。
而在南北半球,由于受到科里奥利力作用方向不同,北半球是逆时针的,南半球则相反。
在北半球河流由于受到科里奥利力的作用也会对右岸产生更强的侵蚀作用。
在生活中:由于科里奥利力的影响,北半球的双轨铁路由于右侧受到更大的压力,导致右轨的磨损程度明显大于左轨。
同样,傅科摆也可以用科里奥利力来解释:傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现。
在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动。
由科里奥利力对地球的影响看地球的季风气候一、问题当我们在高中学习地理中的季风气候时,我们都知道在南半球的风会沿风向的右向偏转,在北半球的分会沿风向的左向偏转,在赤道上的风不会偏转,为什么会出现这样的地理现象呢?原来这种现象是由于物理学中的科里奥利力导致的。
下面我将解释什么是科里奥利力,看看科里奥利力是如何影响地球的季风气候的。
二、科里奥利力的引入过程设空间参考系S’以角速度绕一通过O 点的轴转动(参照系转动的角速度的量值和方向都可以改变),转动坐标系S’的原点和静止坐标系S 的原点O 重合.令单位矢量、、固着在S’系上的三个坐标轴上,故任一矢量可写为……(1) 式中 叫做相对变化率,表示相对于转动参考系S’系的变化;叫做牵连变化率,是由于参考系S’绕着O 点以角速度转动并带动一起转动所产生的.将上述关系式(1)中的换成位矢,可以知道在S’系中运动的质点P 的绝对速度 ωu r ωu ri rj u r k u r G u rx y z G G i G j G k =++u r r u r u r y x Z x y z dG dG dG dG di d j d k i j k G G G dt dt dt dt dt dt dt=+++++u u r u u r u u r u r r u r u r r u r u r d i i dt d j j dt d k k dt ωωω⎧=⨯⎪⎪⎪⎪=⨯⎨⎪⎪=⨯⎪⎪⎩r u r r u r u r u r u r u r u r d G d G G dt dt ω*=+⨯u r u ru r u r y x Z dG dG dG d G i j k dt dt dt dt →*=++u u r u u r u u rr u r u r d G dt →*G ω⨯u r u r ωu r G u r G u r r u r……(2) 式中,是质点P 相对于S’系的相对速度,而则是由于S’系转动所产生的牵连速度.将上述关系(1)中的换成速度矢量,可以知道在S’系中运动的质点P 的绝对加速度 把(2)式中的代入,得 又(表示质点P 到转轴的垂直距离) 上式可简写为 (3)式中 称为相对加速度 称为牵连速度 称为科里奥利加速度,科里奥利加速度是由牵连运动与相对运动相互影响所产生的空间转动参考系是非惯性参考系,为了使牛顿运动定律“仍然”成立,要加上适当的惯性力.将(3)式中移向,可得d r d r v r dt dt ω→*==+⨯u r r u r u r r OP =u r u u r d r v dt →*'=r r ω⨯u r u r G u r v rdv d v a v dt dt ω→*==+⨯r r u r r v r22d r d d r d r a r r dt dt dt dt ωωωω→→→→****⎛⎫ ⎪=+⨯+⨯+⨯+⨯ ⎪ ⎪⎝⎭r u r u r u ru r u r ()222d r d d r r r dt dt dt ωωωω→→→***=+⨯+⨯⨯+⨯u r u r u r u r u r ()()22d d d dt dt dt r r r R ωωωωωωωωωωω→→**⎧⎪=+⨯=⎪⎨⎪⨯⨯=-=-⎪⎩u r u r u r u r u r u r u r u r u r u r g R u r t c a a a a '=++r r u r u u r22d r a dt →*'=r 2t d a r R dtωω=⨯-u r u r u r u r 22c d r a v dt ωω→*'=⨯=⨯u u r u r u r r 2v ω'⨯u r r (4)把(4)式的各项遍乘以m ,得即 (5)从(5)式可以看出,因S’系的转动,产生了三种惯性力: ,此项惯性力由S’系做变角速转动所引起的; ,与惯性离心力有关,可称之为惯性离轴力; ,由于参考系S’的转动及质点对此转动参考系又有相对运动所引起的,称之为科里奥利力.三、地球上的科里奥利力当我们研究质点相对于地球的运动时,本应考虑惯性离心力和科里奥利力的作用.但当质点相对于地球有相对运动时,质点离地轴的距离的变化,一般并不大,故惯性离心力的效应,只要用重力来代替引力就可以了.因此,在研究质点相对于地球的运动时,可以只考虑科里奥利力的效应.在右图的圆球代表地球,一质点在北半球的某点P 上以速度相对于地球运动,P 点的纬度为,图中,SN 为地轴,地轴自转的角速度就沿着该轴,单位矢量、、则固着在地球表面上,且水平向南,水平向东,竖直向上.由于地球自转的很小,2ω项可以略去,上式变为式中的代表重力以外的作用力. 令转动坐标轴与,,与,,重合,即轴指向南方,轴指向东方,轴竖直向上.所以 t c a a a a '=--r r u r u u rt c ma F ma ma '=--r u r u r u u r 22ma F m r m R v ωωω''=-⨯+-⨯g r u r u r u r u r u r r m r ω-⨯g u r u r2m R ωu r 2v ω'-⨯u r r v 'r λωu ri rj u r k u r i r j u r k u r22ma F mg k m R v ωω''=-+-⨯r u r u r u ru r r ωu r 2ma F mg k v ω''=--⨯r u r u r u r r F u rx y z i rj u r k u rx y z cos 0sin i j kv x y z ωωλλ'⨯=-r u r u r u r r &&&因此,可得质点P 在,,三个方向上的运动微分方程为 通过上面的分量微分方程,可以得出如果气流自北向南推进,即气流的速度为,则所受到的科里奥利力为,沿东西方向;如果气流自西向东推进,即气流的速度为,则所受到的科里奥利力为分为两项,一项为,沿南北方向,一项为,沿上下方向 在北半球(>0,>0),所以北半球自北向南的气流受到向西的科里奥利力,气流向右偏;自西向东的气流受到向南和向上的科里奥利力,气流向右偏.总的来看,北半球的气流都是向运动方向的右边偏.在南半球(<0,>0),所以南半球自北向南的气流受到向东的科里奥利力,气流向左偏;自西向东的气流受到向北和向上的科里奥利力,气流向左偏.总的来看,南半球的气流都是向运动方向的左边偏.概括性而言,也就是“南左北右,赤不偏”.四、地球上季风气候的形成()sin cos sin cos yi z x j y k ωλωλωλωλ=-++-r u r u r&&&&x y z ()2sin 2sin cos 2cos x y z mx F m y myF m x z mzF mg m y ωλωλλωλ⎧=+⎪⎪=-+⎨⎪=-+⎪⎩&&&&&&&&&&x &2sin m x ωλ-&y &2sin m yωλ&2cos m y ωλ&sin λcos λsin λcos λ高低纬度间的热量差异 地转偏向力 (科里奥利力) 太阳直射点的南北移动 海陆热力性质差异单圈环流三圈环流 气压带和风带的南北移动季风的形成气压带和风带假设地表性质均匀,太阳直射赤道,则引起大气运动的因素是高低纬度之间的受热不均,赤道地区的空气受热上升,空中的气压高,地面的气压低;两极地区的空气遇冷下沉,空中的气压低,地面的气压高。
科里奥利力及自然界中的科里奥利效应北京理工大学,马凡杰, 02111001 ,1120100239摘要:解释科里奥利力的成因、自然界中的现象,说明其应用与危害。
关键词:科里奥利力;旋转体系;偏转无论是央视的《城市之间》,还是芒果台的《快乐大本营》,我们常常在节目中看到这样的游戏项目:选手奔跑着穿过旋转着的游戏台,却一个个以奇怪的姿势摔倒,引来哄堂大笑;也许你会觉得他们的平衡感实在不佳,并自豪地认为自己绝对没有问题,但只有亲身体验过后,你才会知道小脑的无辜——都是科里奥利力在作怪!一、何谓科里奥利力?科里奥利力(Coriolis Force),简称科氏力,1835年由法国物理学家科里奥利第一次详细进行了阐述。
科氏力源于物体运动所具有的惯性,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。
根据牛顿力学的理论,为了在非惯性参照系中使用牛顿运动第二定律,我们需要假想一个附加力——惯性力;当以旋转体系为参照系时,质点的直线运动偏离原有方向的倾向同样被归结为一个外加(惯性)力的作用,这就是科里奥利力。
从物理学的角度考虑,科里奥利力与离心力一样,都不是真实存在的力,而是惯性作用在非惯性系内的体现。
形象的解释也许更便于理解:当你站在旋转中的游戏台的中央,沿着阻力最小的方向“缓慢”(以确保不会摔倒——或者说保持“平衡”)走向边缘后再返回,你会发现自己在旋转方向上被越推越远,走过的路径大体上是一个圆形。
这是由于人处在转动系中时所认为的匀速直线运动与惯性系中的匀速直线运动不同所致。
对于转动系中的人来说,匀速直线运动是指物体相对于转盘的速度不变的运动。
而对于在惯性系中的人来说,匀速直线运动是指相对地面速度不变的运动。
由此,我们也可借此求得科氏力的公式:式中为科里奥利力;为质点的质量;为质点在旋转体系中的运动速度;为旋转体系的角速度。
二、生活中的科氏力现实生活中的许多自然现象都是科里奥利力在开玩笑。
科里奥利力和地球偏转力
科里奥利力是一种地球表面引起的非常微弱的受体作用力,它是由地球每日旋转和每年公转产生的。
这种力可以有效地影响物体的运动,使物体向强度最小的方向移动。
科里奥利力是由地球每日旋转和每年公转产生的,地球每日旋转一周,每年绕太阳公转一周,所以地球的表面会受到引力的影响,产生科里奥利力。
科里奥利力受到地球每日旋转和每年公转的影响,而地球偏转力也是如此。
地球偏转力是由地球每日旋转和每年公转而产生的,但与科里奥利力不同的是,它是由地球每年公转而产生的,因此它只会在每年公转开始时出现。
地球偏转力是由地球每年公转而产生的,由于地球每年公转一周,公转过程中会产生慢性的旋转,从而导致地球的轴心偏转。
科里奥利力和地球偏转力之间的区别在于,前者是由地球每日旋转和每年公转而产生的,而后者只是由地球每年公转而产生的。
科里奥利力是每日旋转和每年公转的结果,可以改变物体的运动方向,比如物体会向强度最小的方向移动,而地球偏转力则是由地球每年公转而产生的,是慢性的旋转,导致地球轴心偏转。
总而言之,科里奥利力是由地球每日旋转和每年公转产生的,可以改变物体的运动方向,而地球偏转力是由地球每年公转而产生的,是慢性的旋转,导致地球轴心偏转。
科里奥利力和地球偏转力在物理学上都有重要意义,它们都可以影响物体的运动。
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响
摘要:分析了科里奥利力的产生原理,并给出其计算公式。
举例说明了科里奥利力在自然界及人类生活中的影响。
并与地质学专业相联系,说明科里奥利力在地质
作用中可能的影响。
旨在引导人们了解科里奥利力,从而更好地将其应用到实
际的生活生产中去,并继续研究探索,发现更多的奥秘。
关键词:科里奥利力、惯性力、偏转
0 引言
地球是一个转动的参照系,在地球表面或内部以某一速度运动的物体,如果其运动
方向与地轴转动方向不平行,则会受到科里奥利力(简称“科氏力”)的作用。
科里奥利力在自然界以及人们的生活中都有着重要的影响以及应用。
了解其原理有助于我们更好地利用它或减小它带来的不利影响。
1 原理分析
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性,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。
运动物体在转动体系中受到的科里奥利力为:(示意图
如右)
其中为物体的质量,为小球相对于转动系的速度,为转盘旋转的角速度。
由于地球的旋转,在北半球物体运动会受到向右的科里奥利力,而在南半球则向左。
2 应用
不论是在自然界、生活中、或在军事等领域,科里奥利力在很多方面都扮演者重要的角色。
在自然界中:气流涡旋的形成便是空气在向气压中心运动时受到科里奥利力的作用偏离了直线运动轨迹,从而旋转着向低压中心运动,形成了涡旋。
而在南北半球,由于受到科里奥利力作用方向不同,北半球是逆时针的,南半球则相反。
在北半球河流由于受到科里奥利力的作用也会对右岸产生更强的侵蚀作用。
在生活中:由于科里奥利力的影响,北半球的双轨铁路由于右侧受到更大的压力,导致右轨的磨损程度明显大于左轨。
同样,傅科摆也可以用科里奥利力来解释:傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现。
在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动。
在南半球则与之相反。
在军事中:由于竖直方向上的运动也会受到科里奥利力的作用,自由落体的物体落地点会偏东,而竖直上抛的物体则会偏西。
因此在炮弹的投掷或发射中应当考虑到这一因素的影响。
次外,在地质构造运动中,科里奥利力也是有着一定影响的。
例如:据前人研究,在断层错动中会产生科里奥利应力。
而对于断层错动产生的科里奥利法向应力是否会影响到主震地震矩的释放,目前并没有定论。
因此这也需要我们这些后继者继续努力,去做进一步的研究,发现更多的科学奥秘。
当然,科里奥利力对我们的影响并不仅仅局限于此,在更广阔的领域我们都能看到它的作用。
也还有很多人们还不知道的需要我们不断探索研究,取得更多的发现。
3 结论
科里奥利力是一种在旋转参考系中的惯性力。
它在我们的生活中无处不在,对我们的生活生产有着深远的影响。
它的存在使得我们在很多方面都要去考虑它的作用。
了解其作用原理将有利于我们更好地将其利用到实际的生活生产中。
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