浅论科里奥利力与漩涡方向的关系

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1、浅论科里奥利力与漩涡方向的关系谷俊青PB05000805如果大家把澡盆放满水后拔去塞子，仔细观察一下，也许会因为见到的结果各不相同而议论纷纷。但是在北半球，一般较多的是向左旋的情况。实际上，在水流出来的时候确实有一股想使它向左旋转的倾向或影响力，总之，在北半球，所有的澡盆里都存在着具有这样作用的自然力。（20世纪40年代科学家卡皮罗在每次实验后，把污水倒入水槽时发现在漏水口处形成的旋涡总按固定的方向旋转，这个现象引起了他的注意。于是在水流下时他故意用手指向相反方向搅动，但手离开后旋涡又恢复原来的旋转方向。这是否与漏水口的形状有关？于是

2、他做了许多不同形状的漏水口，但试验结果总是相同。他对此困惑不解，于是他到世界各地去做同样的试验，使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有一半。卡皮罗喜出望外，他终于找到了结论，在原漩涡的方向与在地球上所处位置有关。后来人们把这种现象称为卡皮罗现象。）很容易的，我们想到了科里奥利力。地球的自转使得在北半球上的物体均受到它的向右作用，由于它的存在，北半球火车由南向北快速行驶时右边轨道上所受的压力要大些，由南向北的河流东岸受冲刷较厉害，而南半球恰恰相反。这些现

3、象都可用科里奥利力来解释。不妨设在地球的北半部存在一个盛满温度均匀的水（可以看作其不受热对流的影响）的较大容器，水处于对地球相对静止的状态，空气流动及其它干扰因素均忽略不计：取一小段离塞子（容器下部）最近的一小段水柱，可视其为质点。当塞子拔掉的瞬间，这段小水柱由于受液体压强的作用，从而有向下运动的趋势。F分=mgcosθ；从而北半球的物体受到向右的偏向力该水柱受到与斜线方向垂直向右的偏向力：F偏=mrv*ω(此时v很小,接近于0);从俯视图上来看,即如下:故一开始放水时,容器内的水受到使其逆时针运转的力。当其运动一段时间后：令该段小水

4、柱此时向塞口运动的速度为v。F偏=mrv*ωa=F偏/m=v*ωω=2π/T(T为地球自转一天的周期,即一天)。P0+ρgh=P0+ρ*v*v/2；（h0-v*A*t/s）=v*v/2g；（A为塞口的面积，S为容器的底面积）v=[(g2A2t2+2*g*h0S2)1/2-gAt]/S;（当水刚开始流出时，v近似=0）（科里奥利力的由来：r(t)=r0(t)+r＇(t);v=Dr/Dt;=v＇+v0+ω*r＇;a=Dv/Dt=dv＇/dt+ω*v＇+Dv0+r＇*Dω/Dt+ω*Dr＇/Dt;又因为F=ma;所以虚拟力fi=-ma0-2

5、mω*v＇-mω*v-m*r＇Dω/Dt。）参考：杨维宏《力学》。力学学得不透彻，分析很浅显，望见谅。谷俊青。