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文档简介
神奇的科里奥利力,什么是科里奥利力?,在地球上,相对于地球运动的物体会受到另外一种惯性力的作用。这种惯性力,以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名,叫做科里奥利力,它的数学表达式为:,式中m为地球质量,v为物体相对地球速度, 为地球自转角速度。“”号为矢量积的符号,它表示F科的方向恒垂直于。w 和w (v的方向沿地铀指向天极)所确定的平面。如图1所示,F科的方向可用右手螺旋法则确定。当右手四指由v沿角(为v与两向量间的夹角,取小于180的一个)转向的方向弯曲时,挠起的拇指所指方向就是F科的方向。F科在数值上等于2mvsin,即与运动物体的质量、速度和角的正弦成正比。由于科里奥利力垂直于物体的运动方向,所以它只改变物体的运动方向,不影响物运动速度的大小。,1水平运动物体的方向偏转,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铀时,F科为0。,如将科里奥利力分解成垂直方向和水平方向的两个分力,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)。例如在图2中,P1为北半球一向东运动的物体,其速度为v,表示方向垂直于纸面向内。按照右手法则,此时F科方向垂直于地轴向外,如将其分解成两个分力,则垂直分力f1使物体的重量略有减小,水平分力f2使物体运动方向偏南(右)。P2则为南半球向东运动的物体,f2使其方向偏北(左)。人们通常说的地转偏向力就是指的科里奥力的水平分力,它在数道上等于 2mvsinj ,其中j 为当地纬度。在其它条件相同时,地转偏向力同运动物体所在纬度的正弦成正比,即两极最大向赤道减小至0。在赤道上沿东西方向运动的物体(图2中P2和P4),地转偏向力为0,但科里奥利力不为 0。此时科里奥利力是沿垂直方向的,其水平分力为0。,人们也可以假定自己位于地球之外,以惯性系作为参照,来研究地球上运动物体的方向偏转。不过此时便不存在科里奥利力这样的惯性力了。由于物体同时参与两种运动(相对地球的运动和随地球的转动),按照运动合成的观点,物体偏离一种运动的目标便是自然的事情了。 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,也是地球自转的征据。,科里奥利力使地球形成信风,落体偏东,落体偏东(或抛物偏西)是科里奥利力对沿垂直方向运动的物体的作用的结果。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40的地方,在离地面200米高处自由下落的物体,偏东的数值约为4.75厘米,加上其它因素(如风)的干扰,难于察觉。在很深的矿井中所作的落体试验,除赤道上证明是偏东而外,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。,落体偏东(或抛物偏西)是科里奥利力对沿垂直方向运动的物体的作用的结果。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40的地方,在离地面200米高处自由下落的物体,偏东的数值约为4.75厘米,加上其它因素(如风)的
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