物理实验课件-科氏力

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1、认识历史旋转体系中质点的直线运动科里奥利力(Coriolisforce)是以牛顿力学为基础的。1835年,迭国气象学家科里奥利(Gaspard-GustaveCoriolis)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。由于人类生活的地毬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。［编辑］物理學中的科里奧利力科里奧利力來自於物體運動所具有的慣性，在旋轉體系中進行直線運動的質點,市於慣性的作用，有沿著原

2、有運動方向繼續運動的趨勢，但是由於體系木身是旋轉的，在經歷了一段時間的運動之後，體系中質點的位置會有所變化，而它原有的運動趨勢的方向，如果以旋轉騁系的視角去觀察，就會發生一定程度的偏離。如右所示，當一侗質點和對於慣性系做直線運動時，相對於旋轉體系，其軌跡是一條曲線。立足於旋轉體系，我們認為有一個力驅使質點運動軌跡形成曲線，這個力就是科里奧利力。根據牛頓力學的理論,以旋轉體系為參照系,這種質點的直線運動偏離原有方向的傾向被歸結為一個外加力的作用，這就是科里奧利力。從物理學的角度考慮,科里奧利力與離心力一樣,都不是真實存在的力，而是慣性作用在非慣性系內的體現。科里奧利力的計算公式如下:F

3、c=2m（fx门）式屮民為科里奧利力;m為質點的質量；厂為質點的運動速度;门為旋轉體系的角速度；x表示兩個向量的外積符號。［编辑］科里奥利力产生的影响［编辑］在地球科学领域由于口转的存在,地球并非一个惯性系,而是一个转动参照系,因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。地球科学领域中的地转遍向力_就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。［编辑］傅科摆显示傅科摆在南半球时运动的动画摆动可以看作一种往复的直线运动在地球上的摆动会受到地球自转的影响。只耍摆面方向与地球自转的角速度方向存在一定的夹角,摆面就会受到科里

4、奥利力的影响，而产生一个与地球口转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转动。1851年法国物理学家傅科预言了这种现象的存在，并且以实验证明了这种现象，他用一根长67米的钢丝绳和-•枚27千克的金属球组成一个单摆,在摆垂下镶嵌了一个指针，将这个巨大的单摆悬挂在教堂穹顶,实验证实了在北半球摆面会缓缓向右旋转。由于傅科首先提出并完成了这一实验，因而实验被命名为“傅科摆实验”O［编辑］信風與季风地球表面不同纬度的地区接受阳光照射的量不同，从而影响大气的流动，在地球表面延纬度方向形成了一系列气压带，如所谓“极地高气压带”、“副极地低气压带”、“副热带高气压带”等。在这些气压带压力差的驱动下，空气会

5、沿着经度方向发生移动，而这种沿经度方向的移动可以看作质点在旋转体系中的直线运动，会受到科里奥利力的影响发生偏转。由科里奥利力的计算公式不难看出，在北半球大气流动会向右偏转，南半球大气流动会向左偏转，在科里奥利力、大气压差和地表摩擦力的共同作用下，原本正南北向的大气流动变成东北一西南或东南一西北向的大气流动。随着季节的变化，地球表面沿纬度方向的气压带会发生南北漂移，于是在一些地方的风向就会发生季节性的变化，即所谓季风。當然，這也必須牽涉到海陸比熱差異所導致氣壓的不同。科里奥利力使得季风的方向发生一定偏移，产生东西向的移动因素，而历史上人类依靠风力推动的航海，很大程度上集中于延纬度方向，

6、季风的存在为人类的航海创造了极大的便利，因而也被称为贸易风。［编辑］熱帶氣旋熱帶氣旋（北太平洋上出現的稱為颱風）的形成也受到科里奥利力的影响。驱动熱帶氣旋运动的原动力一个低气压中心与周围大气的压力差，周围大气屮的空气在压力差的驱动下向低气压屮心定向移动，这种移动受到科里奥利力的影响而发生偏转，从而形成旋转的气流，这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球沿着顺时针方向，由于旋转的作用，低气压中心得以长时间保持。［编辑］对分子光谱的影响科里奥利力会对分子的振动转动光灌产生影响。分子的振动可以看作质点的直线运动，分子整体的转动会对振动产生彩响，从而使得原本相互独立的振动和转动之间产生耦合，

7、另外由于科里奥利力的存在，原本相互独立的振动模之间也会发生能量的沟通，这种能量的沟通会对分子的红外光谱和拉曼光谱行为产生影响。