科里奥利力演示.ppt

1、,科里奥利力演示,化学工程学院 应用化学1301 张盼,科里奥利力演示,卡皮罗现象 20世纪40年代科学家卡皮罗发现了这么一个现象：水槽中的水在漏下时会产生逆时针的涡流。后来，他在水流下时故意用手指向相反的方向搅动，但手离开后漩涡又恢复了原来的旋转方向。这是否与漏水口的形状有关？于是他做了许多不同形状的漏水口，但是实验结果总是相同的。他对此困惑不解，于是到世界各地去做同样的实验，是他大为惊奇的是在南半球水流漩涡的方向与北半球刚好相反，在北半球是逆时针的而在南半球是顺时针的，在赤道附近两种情况几乎各占一半。卡皮罗喜出望外，他终于找到了结论，在原涡流的方向与地球上所处的位置有关。 事实上，卡皮罗现

2、象是地球在自传过程中由于惯性引起的一种所谓科里奥利力造成的。,科里奥利力演示,科里奥(Gaspard-Gustave de Coriolis), 法国著名科学家，1835年发现科里奥利力，并用数学方法进行了论述。,科里奥利力演示,那么，什么是科里奥利力呢？,科里奥利力演示,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,科里奥利力演示,在匀角速度转动参照系中的运动物体，除附加惯性离心力作用外，所附加的另外一种惯性力。,科氏力的大小取决转动角速度和物体的径向速度v 。,fc存在条件：运动速度v和

3、转动角速度必须同时存在。,v与垂直fc最大；两者平行fc=0。,科里奥利力演示,科里奥利力的三个特征： 1）与相对速度成正比，故只有当物体相对转动参考系运动时才可能出现； 2）与转动参考系的角速度的一次方成正比，而离心力与角速度的二次方成正比，故当参考系的转动角速度较小，科里奥利力比离心力更重要； 3）力的方向总是与相对速度垂直，故不会改变相对速度的大小。,科里奥利力演示,关于科里奥利力的生活现象 1）贝尔定律：北半球河流的右岸比较陡峭，南半球则左岸比较陡峭。这是人们从实际观察中总结出来的。 因为地球是一个转动的参考系，地球上运动的物体也受科里奥利力作用。,科里奥利力演示,关于科里奥利力的生活

4、现象 2）信风的形成 赤道附近的信风在北半球是东北方向，在南半球是东南方向。,科里奥利力演示,关于科里奥利力的生活现象 3）北半球的强热带风暴，北半球是沿逆时针方向旋转的漩涡，南半球是顺时针。【画图】,科里奥利力演示,关于科里奥利力的生活现象 4）落体偏东【图示，指明赤道处效应最大】 物体从高处自由下落，所受的科里奥利力的方向不论是南北半球均是向东，因此使得落点偏东。,A物体并不是垂直下落到地面B点的，而是稍微偏向东方的C点。,科里奥利力演示,科里奥利力的应用 1.陀螺仪 旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。 主要有：陀螺方

5、向仪、陀螺罗盘、陀螺垂直仪、陀螺稳定器、速率陀螺仪、陀螺稳定平台、陀螺仪传感器等,科里奥利力演示,科里奥利力的应用 2.质量流量计 让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。,科里奥利力演示,科里奥利力演示,科里奥利力演示,科里奥利力的应用 3.用科里奥利力效应预测最大余震 利用科里奥利力，用定性的方法对大地震余震的最大强度作出快速判断。其判断方法是用右手螺旋前进还是后退，即可判知科里奥利力是促使断层两盘是相互挤压还是拉离，从而按逆断层大震先例来判断余震的最大强度。 曾用科里奥利力效应对 2008年汶川 8级地震的最大余震作出了正确的预测.,科里奥利力演示,科里奥利力的应用 4.傅科摆（实验演示） 原理：摆动可以看做是一种往复的直线运动，在地球上的摆动会受到地球自传的影响。只要摆面方向与地球自传的角速度方向存在一定的夹角，摆面就会受