思博伦测试仪使用手册:一个复杂而又简单的问题

来源:百度文库 编辑:杭州交通信息网 时间:2024/04/29 23:20:48
拿一把雨伞,将其撑开,比作北半球,则伞顶端则代表北极,伞的支架杆代表经线。若雨伞不动,从“北极”向下用水杯倒水,则发现水珠从伞布上沿“经线”向南流动。若将雨伞按地球自转方向匀速转动时,用水杯从“北极”向下倒水,观察水珠流动的轨迹是否和刚才相同?如不同,水珠偏离“经线”的方向是什么?
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运动轨迹和刚才不同,水珠偏离“经线”的方向,方向向右。如果雨伞不转动,水珠从伞布上沿“经线”向南流动,当雨伞转动时,由于在水珠的运动方向上,多了一个离心力所分解的垂直于水珠运动方向的分力,也就是沿着圆的切线方向,在此力的作用下,水珠会向右偏。
这个实验实际是将地球缩小化,在地球上来说,在北半球,自北向南的河流由于受到地球自转时产生的地转偏向力的影响,实际方向会向右偏,也就是向西偏。在南半球则相反。推广得之,在北半球任何方向的河流流动时都会向右偏,南半球向左偏。

因为地转偏向力的原因,在北半球,面向物体远去的方向,运动向右偏;南半球,向左偏。

不能完全说是离心力的作用,还有科里奥利力。由科里奥利力的作用流水对河流两岸的冲刷程度不同,用傅科摆能证转发现摆所处的纬度。着部分太难理解,我查的资料( 学 过高 等 数 学 和大学物理,或理论物理的可以看)
我们现在从一个简单的例子说起。如图1.设在以角速度ω沿逆时针方向转动的水平圆盘上,沿同一半径坐着两个儿童,童A靠外,童B靠内,二者离转轴O的距离分别为VA和VB,童A以相对于圆盘的速度V’沿半径方向向童B抛出一球。如果圆盘是静止的,则经过一段时间△t=(VA-VB)/V’后,球会到达童B,但结果是球到达了童B转动的前方一点B’,对这个现象可如下分析,由于圆盘在转动,故球离开童A的手时,除了具有径向速度V’外,还具有切向速度VtA,而童B的切向速度为VtB,由于童B的位置靠近圆心,所以VtA>VtB,在垂直于AB的方向上,球运动得比B远些。这是在盘外不转动的惯性系观察到的情形。
对于以圆盘为参考系的B,他只看到A以初速度向他抛来一球,但球并未沿直线到达他,而是向球球运动的前方的右侧偏去了,这一结果的分析发现,地球在具有径向初速度V’的同时,还具有了垂直于这一方向而向右的加速度a’,应用牛顿第二定律对于加速度的解释,既然球出手后在水平方向上没有受到“真实力”的作用,那么球一定受到了一个垂直于速度V’而向右的惯性力Fc。这种在转动参考系中观察到的运动物体(由于转动参考系中各点的线速度不同而产生)的加速现象中科里奥利效应,产生此效应的虚拟的惯性力叫科里奥利力。
利用此例可导出科里奥利力的定量公式。 以转动系为参考系,球从A到达B’的时间是△t’=(VA-VB)/V’。在△t’时间内球偏离AB的距离BB’=(VtA-VtB)△t’=ω(VA-VB)△t’= V’ω(△t’)2,在△t’很小的情况下,可以认为沿BB’的运动是匀加速运动而初速为0,以a’表示以加速度应用BB’=1/2 a’( △t’)2,与上一结果比较可得:a’=2V’ω。在此转动参考系内形式地应用牛顿第二定律,可得科里奥利力大小为FC=ma’=2m V’ω。在此例中,圆盘沿逆时针方向转动,科里奥利力方向指向质点运动的右方。同理,如果圆盘沿顺时针方向转动,则科里奥利力的方向指向质点运动的左方。
一般地可以证明,当质量为m的质点相对于转动参考系(角速度矢量为ω)的速度为V时,则在转动参考系内观察到的科里奥利力为
Fc=2m V × ω。 (1)
转动参考系上物体运动时受另一种惯性力(科里奥利力)的作用现象是法国一位工程师和物理学家科里奥利发现的。我们的地球就是一个转动参考系,所以在地面上运动的物体一般都受科里奥利力

运动轨迹和刚才不同,水珠偏离“经线”的方向,方向向右