科里奥利效应和傅科摆-北京科技大学
科里奥利现象和傅科摆小论文
小论文人员分配：
组长：耿蕾
主讲：耿蕾
查资料：杜欣赵华鞠大升
写论文：鞠大升赵华杜欣耿蕾
我们生活在一个物质的世界，人类从古至今在不停地对身边的一切进行探索，从小的现象得到启发，进而上升到理论，直至推动整个社会的发展。
科里奥利现象和科里奥利力是常常发生在我们的事，
傅科摆是科里奥利力的一个重要应用。
（一）科里奥利现象和科里奥利力
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V A和V B，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=（V A－V B）/V’后，球会到达童B，但结果是球
图1：水平转盘
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V tA，而童B 的切向速度为V tB，由于童B的位置靠近圆心，所以V tA＞V tB，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’=（V A－V B）/V’。在△t’时间内球偏离AB的距离BB’=（V tA－V tB）△t’=ω（V A－V B）△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F C=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的作用。1851年，法国科学家傅科做了一个著名的实验，他从巴黎葬院的穹顶上悬挂了一副67米长的绳索，下面吊着一个28公斤重的摆锤。随着每一次摆动，地上巨大的沙盘便留下摆
锤运动的痕迹，令观摩者相顾惊诧的事情发生了，这只大摆没有始终按一条直线来回往复，而是经过一段时间后，摆动方向偏转了很大角度，傅科宣布：“我们看到了地球的转动。”假如这个实验在北极做，傅科摆一昼夜便会转过360度，而在赤道上，摆动就不会发生偏转。
（二）科技馆科里奥利力显示仪解析
北京科技馆的科里奥利力显示仪就能很明显地观察到科里奥利力的效果，启动仪器按钮， 两个小圆盘开始逆时针转动带动皮带运动，此时皮带中间部位保持平行，如图2所示。过一会儿，大盘开始顺时针转动，如图3，在大小盘同时转动时，皮带中间部位向里相互靠近，稍后，两个小圆盘停止转动，在大圆盘转动的作用下，皮带被向外甩开成腰鼓状，如图4所示。
整个实验过程分为上述三个阶段， 每个阶段动皮带的运动情况都有所不同。第一阶段只有两小圆盘转动时，相当于给皮带一个动力，使皮带开始运动。第二阶段大盘与小盘同时并反向转动时，相当于皮带在非慣性系里运动，皮带必然受到科里奥利力的作用，由右手定则可知，大盘转动的角速度ω方向应垂直纸面向里，根据科里奥利力的计算公式Fc =2m V × ω，其中V 为皮带运动的速度，则由右手定则即可得出皮带上一个单位元所受的科里奥利力的方向，如图5，而这些力的整体效果就是使皮带向里凹。第三阶段，只有大盘转动时，皮带受离心力作用而向外甩开成腰鼓状。
同理，我们可以想象，假如将实验的第二阶段改为大盘和两个小盘均作顺时针转动，则如图6所示，皮带上每一个单位元均受到使皮带向外扩张的科里奥利力作用，那么皮带运动的总体效果就是向外被甩开成腰鼓状。
图4：大盘转动 图5：皮带受力解析
图6：同时顺时针转动
(三) 用科里奥利力解析傅科摆
下面用科里奥利力向大家详细介绍一下有关傅科摆的问题。
傅科摆是法国物理学家傅科（J.B.L.Foucault ）1851年在巴黎万神殿的圆拱屋顶上悬挂一个长约67米的大单摆，发现在摆的过程中，摆动平面不断作顺时针方向的偏转，从而证明地球是在不断自转的。
上面已经说明，在一般情况下，科里奥利力的公式为：
f c =2m v ×ω （2）
w : 转动系的角速度矢量，w 的方向与转轴重合，指向按右手螺旋法则规定。
图2：小盘转动
图3：大小盘同时转动
对于北半球Ａ点的傅科摆来讲，如图7示：当摆在Ａ点有任意速度Ｖ时，其速度均可分为三个分
量，径向分量Ｖr ，角向分量ＶΦ ，轴向分量Ｖ／／.
对于Ｖr ：根据公式，可知其受到的科里奥利力为：f c r = 2m v r ×ω ,其大小为２mv r ω , 方向为沿y 轴正方向．
对于ＶΦ ：则根据分式有，f Φ ＝ ２m v Φ ×ω , 其大小为２mv Φω ,方向为沿x 轴的正方向．
对于V // ：因为V // 与ω的方向夹角为0，所以其不受科里奥利力的作用。
则小球受到的科里奥利力为：
f c = f c r + f Φ (3)
并且该力肯定会在这样的一个平面上, 这个平面是由V 和ω的方向所组成的平面,并且与速度V 垂直.
如果对V 整体来分析,因为V 不与Z 轴平行,所以必受科里奥利力的作用.其所受科里奥利力f c 的方向垂直于一个平面,这个平面是由V 和ω的方向所组成的平面.所以f c 垂直于V, 使V 发生偏转. 在小球摆动的平面上，小球的运动就成为图8示。 傅科摆的摆面轨迹，由于初条件不同，会有两种不同的摆动，会别如图9，10所示。
图9：以一定初速从平衡位置出发 图10：偏离平衡位置从静止出发
下面我们来计算傅科摆摆面进动的角速度Ω和纬度Φ的关系。
如图11示，设傅科摆于某时刻处于位置O ，过一时间△t 后，它随地球自转到 O ‘ ，通过O ，O ’作子午线的切线，共同交地轴于N 点。在O 点的水平面（地球的切面）上选直角坐标系xoy ，其中Oy 指北，Ox 指东。将此平行移动到O ‘，O ’x ’ , O ’y ’分别与Ox ,Oy 平行。这时，O ‘y ’， O ‘ N 的夹角，它等于∠ONO ’ ，就是摆面转过的角度。∠ONO ’ =∠OCO ’ cos θ, 而∠OCO ’ =w △t (w 为地球自转的角速度，θ是纬度ψ的余角)。于是 Ω = ∠ONO ’ /△t = ωcos θ = ω sin ψ (4) 这个式子表明 ， 在南北极处ψ= ±π/2 ，Ω=±ω ，则此处的科里奥利现像会最明显； 在赤道处ψ=0 ，Ω=0，这里傅科摆一般不会发生进动； 在北京，
图7：傅科摆受科里奥利力解释
图8：傅科摆摆面轨迹
图11: 傅科摆摆面进动角速度
ψ=40°，Ω=0.6427ω， T=2π/ω = 24 小时，则t = 2π/Ω =2π/0.6427Ω =( 1/0.6427)× 24小时 =37.34小时, 这和天文馆的傅科摆是一样的.
(四)生活中的科里奥利现象
下面介绍一些现实生活中受科里奥利力影响形成的现象：我国地处北半球，物体在地面上运动，受地转偏向力作用而自行向右偏转，这种现象在日常生活中还从来没有观察到。人在走路时，也从来不会不自觉地偏到右边去。这完全是因为地转偏向力很小，其效应被其他作用力的效应所掩盖。地转偏向力的效应只有在长时间累积的条件下，才容易察觉。试解释以下现象：
1.柏而定律：该定律是自然地理中一条著名的、从实际观察总结出来的规律，即北半球河流右岸比较陡削，南半球则左岸比较陡削。这可以由地转偏向力得到说明，北半球河水在地转偏向力作用下，对右央求冲刷甚于左岸，长期积累的结果，右岸比较陡峭。
2.大气环流：大气运动的能量来源于太阳辐射，气压梯度力是大气运动的源动力。全球共有赤道低压带，南、北半球纬度30°附近的副热带高压带，南、北半球纬度60°附近的副极地低压带，南、北半球的极地高压带等七个气压带。气压带之间在气压梯度力和地转偏向力的作用下形成了低纬环流圈、中纬环流圈和高纬环流圈。由于受地转偏向力的作用，南北向的气流却发生了东西向的偏转。北半球地面附近自北向南的气流，有朝西的偏向。在气压带之间形成了六个风带，即南、北半球的低纬信风带，南、北半球的中纬西风带，南、北半球的极地东风带。
3.气旋和反气旋：气旋与反气旋是大气中最常见的运动形式，也是影响天气变化的重要天气系统。在气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，大气并不是径直对准低气压中心流动，也不是沿辐射方向从高气压中心流出。低气压的气流在北半球向右偏转成按逆时针方向流动的大旋涡，在南半球向左转成按顺时针方向流动的大旋涡，大气的这种流动很象江河海流中水的旋涡，所以又叫气旋。夏秋季节，在我国东南沿海经常出现的台风，就是热带气旋强烈发展的一种形式。高气压的气流在北半球按顺时针方向旋转流出，在南北半球按逆时针方向旋转流出，高气压
的这种环流系统叫反气旋。
4.傅科摆：地球的自转对单摆的运动也会产生影响，单摆的振动平
面将顺时针方向不断偏转。傅科1851年在巴黎的教堂第一次用摆长达
67m，摆球为直径略大于30m的铁球，质量为28kg，单摆振动时所画出
的随圆长轴等于3m，摆的振动周期为16s，而随圆旋转的周期则为32h。
在历史上，傅科以此第一次显示了地球的自转。
5.复线火车：我国地处北半球，火车在行驶中受地转偏向力作用，因而对右轨压力大于左轨压力，普通单轨铁路上经常有相反方向的火车行驶，其左右正好相反，结果两轨磨损差不多相同。由于受火车发展历史的影响，调度员用来指挥火车开、停、允许不允许进站等的行车信号都设在火车前进方向的左侧路边，因而复线火车都是靠左行。火车由于受到指向运动右侧的地转偏向力，而使复线铁路上靠左走的火车所受的地转偏向力均指向内侧。设一列火车质量为2000t，速度为20m/s，列车所在地点的纬度为45°，地转偏向力的水平分量大小: F C水平=2mVωsin45°=4.1×103N 这只相当于列车自重的万分之二，仅为列车所受阻力的百分之几。这样大小的力，其作用效果只能表现为右轨磨损较甚，而不会使复线上相向而行的两列火车相撞。
查阅资料出处:
1. 《新概念物理教程﹒力学》1995年7月版赵凯华罗蔚茵著高等教育出版社出版 2．《大学物理学﹒力学》2000年8月版张三慧著清华大学出版社
浅论科里奥利力与漩涡方向的关系
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);
科里奥利质量流量计介绍
科里奥利质量流量计 科里奥利质量流量计（Coriolis Mass Flowmeter）简称科氏力流量计，是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的。由于它实现了真正意义上的高精度的直接流量测量，具有抗磨损、抗腐蚀、可测量多种介质及多个参数等诸多优点，现已在石油化工、制药、食品及其他工业过程中广泛应用。 科氏力质量流量计计量准确、稳定、可靠，在需要对流体进行精确计量或控制的场合选用较多，但其售价较高，在不需要精确计量及控制的场合一般选用其他质量流量计代替。科氏力质量流量计对于液体和气体都可选用，但是在现场应用中，氢气流量的精确测量一般都选用热式质量流量计。 在我国，艾默生高准公司的科里奥利质量流量计已在兰州石化、安庆石化、新疆塔河油田、中国海洋石油等中低压天然气中的流量计量得到良好的应用。2007年末，高准公司的科里奥利质量流量计，顺利通过了中国最权威的原油大流量计量站成都天然气流量分站（CVB）的天然气实流测试，测量精度达到0.5％，并具有良好的重复性。 1 科里奥利质量流量计的工作原理 科氏力流量计由传感器和变送器两大部分组成。其中传感器用于流量信号的检测，主要由分流器、测量管、驱动、检测线圈和驱动、检测磁钢构成，如图1所示。 变送器用于传感器的驱动和流量检测信号的转换、运算及流量显示、信号输出，变送器主要有电源、驱动、检测、显示等部分电路组成。所有流量计都必须人为地建立一个旋转体系，以双“U”型测量管传感器为例，用电磁驱动的方法使“U”型测量管的回弯部分作周期性的微小振动。这相当于使“U”型管绕一个固定轴（OO 轴）作周期性时上时下的旋转，其旋转方向周期性的变化，像钟摆一样运动。“U”型管的出入口段被固定，这样就建立一个以“U”形管出入口段为固定轴的旋转体系。传感器力学分析如图2所示。
大学物理演示实验报告
实验一锥体上滚 【实验目的】： 1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。 2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。 【实验仪器】：锥体上滚演示仪 图1，锥体上滚演示仪 【实验原理】： 能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。【实验步骤】： 1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去； 3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。 【注意事项】： 1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。 2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
实验二陀螺进动 【实验目的】： 演示旋转刚体（车轮）在外力矩作用下的进动。 【实验仪器】：陀螺进动仪 图2陀螺进动仪 【实验原理】： 陀螺转动起来具有角动量L,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r ×mg)作用,根据角动量原理, 其方向也垂直纸面向里。
下一时刻的角动量L+△L向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。 【实验步骤】： 用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅绕其自转轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。 【注意事项】： 注意保护陀螺，快要停止转动时用手接住,以免掉到地上摔坏。 实验三弹性碰撞仪 【实验目的】： 1. 演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。 2. 演示弹性碰撞时能量的最大传递。 3. 使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。 【实验仪器】：弹性碰撞仪 图3，弹性碰撞仪
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响 摘要：分析了科里奥利力的产生原理，并给出其计算公式。举例说明了科里奥利力在自然界及人类生活中的影响。并与地质学专业相联系，说明科里奥利力在地质 作用中可能的影响。旨在引导人们了解科里奥利力，从而更好地将其应用到实 际的生活生产中去，并继续研究探索，发现更多的奥秘。 关键词：科里奥利力、惯性力、偏转 0 引言 地球是一个转动的参照系,在地球表面或内部以某一速度运动的物体,如果其运动 方向与地轴转动方向不平行,则会受到科里奥利力(简称“科氏力”)的作用。科里奥利力在自然界以及人们的生活中都有着重要的影响以及应用。了解其原理有助于我们更好地利用它或减小它带来的不利影响。 1 原理分析 科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋 转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿着原 有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋 转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的 位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果 以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。 运动物体在转动体系中受到的科里奥利力为：（示意图 如右） 其中为物体的质量，为小球相对于转动系的速度，为转盘旋转的角速度。 由于地球的旋转，在北半球物体运动会受到向右的科里奥利力，而在南半球则向左。 2 应用 不论是在自然界、生活中、或在军事等领域，科里奥利力在很多方面都扮演者重要的角色。 在自然界中：气流涡旋的形成便是空气在向气压中心运动时受到科里奥利力的作用偏离了直线运动轨迹，从而旋转着向低压中心运动，形成了涡旋。而在南北半球，由于受到科里奥利力作用方向不同，北半球是逆时针的，南半球则相反。在北半球河流由于受到科里奥利力的作用也会对右岸产生更强的侵蚀作用。 在生活中：由于科里奥利力的影响，北半球的双轨铁路由于右侧受到更大的压力，导致右轨的磨损程度明显大于左轨。同样，傅科摆也可以用科里奥利力来解释：傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现。在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动。在南半球则与之相反。 在军事中：由于竖直方向上的运动也会受到科里奥利力的作用，自由落体的物体落地点会偏东，而竖直上抛的物体则会偏西。因此在炮弹的投掷或发射中应当考虑到这一因素的影响。 次外，在地质构造运动中，科里奥利力也是有着一定影响的。例如：据前人研究，在断层错动中会产生科里奥利应力。而对于断层错动产生的科里奥利法向应力是否会影响到主震地震矩的释放，目前并没有定论。因此这也需要我们这些后继者继续努力，去做进一步的研究，发现更多的科学奥秘。
物理演示实验
大连海事大学 《物理演示实验》课程教学大纲 Syllabus for INTRODUCTION OF PHYSICAL DEMONSTRATION EXPERIMENT 课程编号新 000000000 原13012200 学时/学分18/1 开课单位物理系考核方式考查 适用专业全校各专业执笔者牟恕德 编写日期 2008年3月 一、本课程的性质与任务 物理学是一门实验科学。所有物理定律的形成和发展都是建立在对客观自然现象的观察和研究的基础上，物理演示实验可以使学生加深对物理教学内容的理解，巩固记忆，激发兴趣，诱导思考，纠正错误观念，能使学生真实感地看到支配物理现象的规律如何起作用，通过对实验现象的观察分析，学习物理实验知识，从理论和实践的结合上加深对物理学原理的理解。 1、培养和提高学生基本的科学实验能力，其中包括： 自学能力：通过自行阅读实验教材和其它资料，能正确概括出实验内容、方法和要求，做好实验前的准备； 动手能力：借助教材《物理演示实验》和仪器说明书，正确调整和使用仪器；安排实验操作顺序，把握主要实验技能，排除实验故障；掌握常规物理实验仪器的使用，掌握科学实验的数据处理方法和科学实验报告的形成，为进一步学习和从事科学实验研究打下坚实的基础。 分析能力：运用所学物理知识，对实验现象和结果进行观察分析判断，得出结论； 表达能力：正确记录和处理实验数据，绘制曲线，正确表达实验结果，撰写合格的实验报告； 2、培养和提高学生科学实验素养：要求学生养成理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真的工作态度，主动研究的探索精神和创新意识，遵守纪律、遵守操作规程、爱护公共材物、团结协作的优良品德。 物理演示实验是面向全校各年级学生的开放式实验选修课，共18学时；学生可自主安排在计划课表内任何时段来上课。 二、课程简介 《物理演示实验》将日常生活或生产实践中不易观察到的或习以为常而未引起注意的物理现象突出地显示出来，把实际较为复杂的现象，在课堂演示的条件下分解出有意义的部分，从兴趣和提高关注度出发，培养学生的探索精神，引导学生观察、思考、建立物理思想，培养学生根据物理原理分析解决实际问题的能力。演示实验片广开学生眼界，介绍现代科学技术前沿的新技术、新发明、新材料、新探索、新成果，分享现代科学技术飞跃发展的喜悦。 INTRODUCTION OF PHYSICAL DEMONSTRATION EXPERIMENT displays the physical phenomenon which is unobservable in daily life and production practice, or is accustomed and thus not given attention. It draws out the significative parts from real complex phenomenon through the demonstration in class. In view of the students' interest,physical demonstration experiement may cultivate students' exploring spirit and inducts them to observe and think so that they can found physical idea and possess the abilities to analyse and solve questions according the physical theories. Physical demonstration experiment introduces new technique, new invention, new exploration and new production in modern technology and so widen students' eyereach and make students enjoy the flying development of modern technology
科里奥利力与季风气候
科里奥利力（地转偏向力） 定义：由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力。 是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。 产生原因简述如下：物体为保持水平惯性运动，经纬网因随地球自转而产生相对加速度。 存在条件：非赤道地区对于地面拥有水平运动方向速度分量的物体大小： f=2mvωsinφ（后附证明） m为物体质量 f为地转偏向力的大小 v为物体的水平运动速度分量 ω为地球自转的角速度 sin是正弦函数 φ为物件所处的纬度 方向 垂直于物体速度的水平分量方向，北半球向右，南半球向左 物理学中的科里奥利力 在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿著原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。 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。 科里奥利力实际上是不存在的，是由于人处在转动系中时所认为的匀速直线运动与惯性系中的匀速直线运动不同所致。对于转动系中的人来说，匀速直线运动是指物体相对于转盘的速度不变的运动。而对于在惯性系中的人来说，匀速直线运动是指相对地面速度不变的运动。于是可以通过按照两个参考系的匀速直线运动的标准分别计算极短时间dt内的位移，然后再在转动系中分析这两个位移的差异，进而求出科里奥利力。 关于科里奥利力的较严格的数学证明 首先将运动分为纬线（速度记为vx，正方向与地球自转方向相同）和经线（速度记为vy，正方向自南向北），并设地球半径为R，地球角速度为ω，物体质量为m，纬度为θ（北纬正值，南纬负值），一切计算忽略公转。 1.纬线方向 若物体静止，则其相对于太阳速度为v0=ω*R*cos θ……① 受向心力fn0=v0^2/(R*cos θ)*m……② 又此时相对地球静止，因此所受合力即为向心力fn0，该力与大地平行方向上的分力即为向心力在与大地平行方向上的分力，也即fn0*sin θ 当物体沿纬线方向以速度vx运动时，相对于太阳速度为v=vx+v0 受向心力fn'=(vx+v0)^2/(R*cos θ)*m……③ 此时所受地球的引力、支持力等合力在与大地平行方向上不变，仍为fn0*sin θ。但向心力已变为fn'*sin θ。 若以地球为非惯性参考系，则该物体受到惯性力：fn=fn'*sin θ-fn0*sin θ……④ 由①②③④得：fn=(2vx*v0+vx^2)/(R*cos θ)*m 又因为vx< 浅谈地转偏向力的影响 黄琪1142041084 生命科学学院2011级生态专业 摘要：水平地转偏向力亦称地偏力，因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。地转偏向是科氏力（科里奥利力）在沿地球表面方向的一个分力。对于自然界和人们的生活有着潜移默化的影响，从气流洋流的流向，到皮鞋的磨损都与地转偏向力有关。 关键词：地转偏向力北半球大气运动手性植物洋流冲积平原 1.地转偏向力简介 由于地球自转而产生作用于运动物体的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变水平运动物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内，故只有垂直地转偏向力，而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上，故只有水平地转偏向力，而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上，地平面绕着平行于地轴的轴旋转，轴与水平面有一定交角，既有绕平行于地平面旋转的分量，又有绕垂直于地平面旋转的分量，故既有垂直地转偏向力，也有水平地转偏向力。 2.产生的原因及计算方式 2.1产生原因 George-Gate的《定性分析地转偏向力》一文从科里奥利力的角度分析得出：对于水平运动的物体，在北半球，其所受的地转偏向力指向运动方向的右手边，在南半球，地转偏向力指向运动方向的左手边；对于在竖直方向运动的物体，无论在哪个半球，若物体竖直向上运动，则地转偏向力指向正西方，若物体竖直向下运动，则地转偏向力指向正东方。对于一个作一般运动的物体，可将其速度分解成竖直方向和水平方向两个分量，分别求出两分速度对应的地转偏向力后对两力求矢量和。 由于除南北两极外，各纬度的角速度都一样，从北向南飞的时候，南边的圈大，即越向南纬线越长，所以线速度大，所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度“超前”了，前进方向上也就向右偏了。 沿纬线向东西方向飞（这里要分两种情况讨论，1：由西向东，2：由东向西），这时候由于万有引力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心，所以由于这个角度，万有引力不能完全提供你围着纬线的圆心转的那个向心力，所以一综合：情况1下：严格按照纬度方向运动的物体会向赤道方向受到一个重力的分力。情况2中：严格按照纬度方向运动的物体同样会受到向着赤道的分力。这种情况2不符合所谓的北半球都向右偏离。个人认为：由于无法做到完全按纬度，实际情况中，所有运动肯定与纬线方向有夹角，一旦有夹角，就可以直接看南北方向的分量，而这一分量会向右偏。 赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心，二者重合了，正好重力可以抵消掉向外的力。最后，南北两极地转偏向力最大。 科里奥利质量流量计的现状与未来 引言质量流量计现在受到用户的青睐，是由于它能直接测量管道内流体 的质量流量，而不必像过去那样，分别测量被测流体的体积流量和密度，然后 计算求得。此外，它的精度和稳定度较高，量程比也比较大，但是其性能价格 比太高。对制造厂商而言，这是个利润颇丰的产品，所以对此产品的开发、试 制和推销，一直是积极的。原理柯氏质量流量计的原理，实质是利用一个弹 性体的共振特性：队友流体流动和无流体流动的振动（在共振区附近）的金属 管元件，测定其动态响应特性，求出此谐振系统的相位差（时间差）与质量流 量之间的关系。而有流体流动的金属管元件谐振的动态响应特性，与无流体流 动的金属管的动态响应特性之间的差别，是由于Coriolis 效应引起的。所谓柯 氏效应，是指当质点在一个转动参考系内作相对运动时，会产生一种不同于通 常离心力的惯性力作用在此质点上。其大小与方向可用2mvXw(公式)来表示。 这是法国科学家Coriolis 首先发现的。利用上述原理的弹性元件构成的流量计 又称为柯氏质量流量计。所以要在理论上分析、发展质量流量计，其难点实质 上是来计算弹性金属管的动态谐振特性。这主要是靠固体力学理论对弹性体作 振动分析来确定。现有的文献报道，一种是对挠性管进行动态响应分析。1． 挠性管的动态响应分析（i）挠性曲管的分析Hemp and Sultan (Cranfield Institute of Technology, England) 用Euler 梁理论，对挠性曲管的谐振的动态响应进行过分析，并结合U-型管作了具体计算。 a. 方程（Oscillating tube of cruved part） 对于不同的几何形状，上述的一般性公式和边界条件还可以在进一步简化。 譬如，对弹性金属管的直管部分，可以令a 趋于无穷即可。b. 边界条件 在端点上，有在不同形状的管段的连接点上，有c. 数值求解和计算结果 第一次课： 锥体上滚演示装置 [实验原理] 不稳定平衡的物体偏离平衡位置时，物体总是向重心降低的方向运动。 在本装置中，影响锥体滚动的参数有三个，即导轨的坡度角α，双轨道的夹角γ和双锥体的锥顶角β。 β角是固定的，夹角γ和α是可调的。双锥体中心O 位于锥体轴线的中点。计算表明，当角α、β、γ三角满足22tg tg tg β γ α>时，重心O 下降，就会出现锥体主动上滚的现象。 [操作方法] 1、通过可调节支架调节α和γ 的大小使之满足上述关系； 2、将双锥体置于轨道低处，松手后锥体沿轨道自低向高处滚动； 3、调节α和γ中的一个角度，使之不满足上述关系，双锥体将不能上滚。 [思考] 上述公式22tg tg tg βγα>的推导过程如何？ 科里奥利力演示仪 [实验目的] 模拟转动参考系中径向运动的小球的运动轨迹，直观地演示科里奥利力。 [实验仪器] 转盘 小球 [实验原理] 在相对于惯性系匀速转动的参考系（非惯性系） 中分析直线运动物体的运动时，应加以虚拟的惯性力即科里奥 利力： ω ?=r c v m f 2 其中，m 为物体质量，r v 为物体相对转动参考系的速度， ω 为转动参考系相对惯性系的转动角速度。 [操作方法] 1、转盘静止，让小球从狭槽的顶点向下运动，可以看到小球沿着狭槽的延长线方向继续向前作直线运动； 2、缓慢转动转盘，让小球从狭槽的顶点向下运动，可以发现小球在离开狭槽时，偏离原来的径向运动，其偏转方向与c f 方向相同； 3、改变转盘的转动方向，重复2的操作，可以观察到小球在离开狭槽后，向相反的方向偏离；改变转盘的转速，可以发现转盘转得越快，小球偏离原来的方向越远。 [思考] 上述观察结果是以地面为参考系还是以转盘为参考系？你能通过力的分析分析上述结果吗？若以地面为参考系，小球作什么运动？ 傅科摆 [实验仪器] 摆绳长约1米的单摆。 [实验原理] 由于地球的自转，地球表面并不是惯性系。所以分析地球表面的物体运动规律时，应加上两个假想力：惯性离心力和科里奥利力 2F mv ω'=?科 北京处于北半球，地球自转的角速度方向垂直于地面向上。 故在地面上方运动的物体所侧视图 俯视图 谈谈科里奥利力的影响 摘要相对于地球运动的物体会受到科里奥利力的作用, 本文对地球上物体受科里奥利力影响的各种现象加以描述。包括水平运动物体的偏转，落体偏东，傅科摆和对分子光谱的影响。 关键词科里奥利力，水平运动物体的偏转，落体偏东，傅科摆，分子光谱 一引言 在地球上, 相对于地球运动的物体(运动方向平行于地轴时除外) 会受到一种惯性力的作用, 这种惯性力是以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名的, 叫做科里奥利力，由于科里奥利力垂直于物体的运动方向, 所以不能影响物体运动速度的大小, 但它可以改变物体的运动方向。 科里奥利力的计算公式如下: F=2mv×ω F=-2mω×v.(from Wiki) 式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v为质点的运动速度；ω为旋转体系的角速度；×表示两个向量的外积符号。 二科里奥利力的影响 （一）水平运动物体的偏转 地球上一切运动的物体, 如气流、海洋、河流、交通工具及飞行物等, 除了运动方向平行于地轴外,都要受到科里奥利力的作用.如将科里奥利力分解成竖直方向和水平方向的两 个力,则垂直分力使运动物体的重力略有改变(增加或减少) , 水平分力可能使物体运动方 向发生变化(北半球偏右, 南半球偏左, 赤道上不偏) .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, 也是地球自转的证据. （二）落体偏东 落体偏东(或抛体偏西) 是科里奥利力对沿垂直方向运动物体作用的结果。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400 的地方, 在 离地面200 m 高处自由下落的物体, 偏东的数值约为4175 cm , 加上其它因素(如风) 的干扰, 难于察觉。在很深的矿井中所做的落体实验, 除赤道上证明是偏东外, 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. （三）傅科摆 傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现. 在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动. 在南半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏左, 致使摆 动平面沿逆时针方向转动. （四）对分子光谱的影响 科里奥利力会对分子的振动转动光谱产生影响。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影响，从而使得原本相互独立的振动和转动之间产生耦合，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。 三小结 目前对科里奥利力的研究已基本有了定论, 其产生的原因、大小、方向及其性质都已基本没有争议,科里奥利效应是自然界非常重要的一种效应,在人类生产生活中有着重要应用。 参考文献 [1]吴新华,李宏伟.浅谈科里奥利力的影响及应用.河北北方学院学报(自然科学版) [J] .2008 .2:36～38. 科里奥利现象和傅科摆小论文 小论文人员分配： 组长：耿蕾 主讲：耿蕾 查资料：杜欣赵华鞠大升 写论文：鞠大升赵华杜欣耿蕾 我们生活在一个物质的世界，人类从古至今在不停地对身边的一切进行探索，从小的现象得到启发，进而上升到理论，直至推动整个社会的发展。 科里奥利现象和科里奥利力是常常发生在我们的事， 傅科摆是科里奥利力的一个重要应用。 （一）科里奥利现象和科里奥利力 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V A和V B，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=（V A－V B）/V’后，球会到达童B，但结果是球 图1：水平转盘 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V tA，而童B 的切向速度为V tB，由于童B的位置靠近圆心，所以V tA＞V tB，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’=（V A－V B）/V’。在△t’时间内球偏离AB的距离BB’=（V tA－V tB）△t’=ω（V A－V B）△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F C=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的作用。1851年，法国科学家傅科做了一个著名的实验，他从巴黎葬院的穹顶上悬挂了一副67米长的绳索，下面吊着一个28公斤重的摆锤。随着每一次摆动，地上巨大的沙盘便留下摆 标 题： 科里奥利质量流量计工作原理和基本结构 说明：众所周知，当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力。如 图6-1所示，当质量为(δm的质点以匀速u在一个围绕旋转轴P以角速度ω旋转的管道内轴向移动时，这个质点将获得两个加速度分量： (1)法向加速度a r （向心加速度)，其值等于ω2r，方向指向P轴。 (2)切向加速度a t (科里奥利加速度)，其值等于2ωu，方向与a r 垂直，正方向符合右手定则，如图6-1所示。 为了使质点具有科里奥利加速度a t ，需在a t 的方向上加一个大小等于2ωuδm的力，这个力来自 管道壁面。反作用于管道壁面上的力就是流体施加在管道上的科里奥利力F c 。 方向与α t 相反。 从图6-1可以看出，当密度为ρ的流体以恒定流速u沿图6-1所示的旋转管流动时，任一段长度ΔX的管道都将受到一个大小为ΔF e的切向科里奥利力： 式中，A为管道内截面积。由于质量流量q m =ρuA，因此： 基于上式，只要能直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。 在过程工业应用中，要使流体通过的管道围绕P轴以角速度ω旋转显然是不切合实际的。这也是早期的质量流量计始终未能走出实验室的根本原因。经过几十年的探索，人们终于发现，使管道 绕P轴以一定频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。而且，当充满流体的管道以等于或接近于其自振频率振动时，维持管道振动所需的驱动力是很小的。从而从根本上解决了CMF 的结构问题。为CMF的迅速商用化打下了基础。 经过近二十年的发展，以科里奥利力为原理而设计的质量流量计已有多种形式。根据检测管的形状来分，大体上可以归纳为四类，即：直管型和弯管型；单管型和多管型(一般为双管型)。 弯管型检测管的仪表管道刚度低，自振频率也低，可以采用较厚的管壁，仪表耐磨、耐腐蚀性能较好，但易存积气体和残渣引起附加误差。直管型仪表不易存积气体，流量传感器尺寸小，重量轻。但自振频率高，为使自振频率不至于太高，往往管壁做得较薄，易受磨损和腐蚀。单管型仪 表不分流，测量管中流量处处相等，对稳定零点有好外，也便于清洗，但易受外界振动的干扰，仅见于早期的产品和一些小口径仪表。双管型仪表由于实现了两管相位差的测量，可降低外界振动干扰的影响。 科氏力质量流量计的性能特点： 与传统的流量测量方式相比，该流量计具体优点有如下几个方面: 直接测量管道内流体的质量流量 测量准确度高、重复性好，可在较大量程比范围内，对流体质量流量实现高准确度直接测量。 计量的准确度高 该流量计的质量流量测量准确度是0.2级；同时，它还能准确地测出流体介质的温度和密度。 工作稳定可靠 流量计管道内部无障碍物和活动部件，因而可靠性高、寿命长、维修量小；使用方便、安全。 适应的流体介质面宽 除一般粘度的均匀流体外，还可测量高粘度、非牛顿型流体；不仅可以测量单一溶液的流体参数，还可以测量混合较均匀的多相流；无论介质是层流还是紊流，都不影响其测量准确度。 广泛的应用领域 可在石油化工、制药、造纸、食品、能源等多种领域实施计量和监控。 防腐性能好 能适用各种常见的腐蚀性流体介质。 多种实时在线测控功能 除质量流量外，还可直接测量流体的密度和温度。智能化的流量变送器，可提供多种参数的显示和控制功能，是一种集多功能为一体的流量测控仪表。 可扩展性好 公司可根据用户需要,专门设计和制造特殊规格型号和特殊功能的质量流量计；还可进行远程监控操作等。 两相分离计量的另一种形式的计量设备由两相分离器、质量流量计和气体流量计组成。质量流量计测量分离出的液量，并计算出其中的含水率，从而测量出油井的油、气、水产量。这种计算装置投资较少、操作简便，在我国油田中获得了较多的应用。 由这一段话可以看出液体和气体的计量是有区别的。 点击下面的文字可以看清楚的。 科里奥利力演示仪 【仪器介绍】 如图6-1所示，科里奥利力演示仪由底座、 转盘、飞轮、塑料串珠等构成。 【操作与现象】 一手握住底座上方的转盘，使传盘固定，另 一手驱动飞轮，使飞轮绕水平自转轴转动，可以 观察到飞轮边缘上的塑料串珠都在同一竖直平 面内作圆周运动，呈一朵花的形状。 飞轮绕自转轴转动的同时，驱动转盘使飞轮 绕转盘支承轴转动，可以观察到塑料串珠构成的 花的形状发生了改变，串珠产生了向竖直转动平 面内或外的偏移，一眼望去，串珠的边缘似乎起 了波浪。 【原理解析】 塑料串珠发生偏移的原因，是因为受到了科里奥利力的作用。科里奥利力是由法国气象学家科里奥利在1835年提出的，是为了描述非惯性系（旋转体系）的运动而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非惯性系（旋转体系）中的运动方程，大大简化了非惯性系的处理方式。 科里奥利力：ω ?=v m f 2 （6-1） 式中f 就为科里奥利力，v 为质点相对非惯性系 （旋转体系）运动的线速度，ω 为质点绕垂直轴转动的角速度。f 的方向可由右手螺旋法则来判 断。 取四个特殊位置（上、下、左、右）的珠子 来判断串珠的运动变化。假设转盘是逆时针转动， 即非惯性系的转动角速度ω 的方向竖直向上，若 飞轮绕自转轴在纸平面内的转动也是逆时针的， 此时四个位置上的珠子相对于飞轮（非惯性系） 的线速度v 如图6-2所示，则可以判断出：左、右 两颗珠子所受的科里奥利力为零；上面的珠子受到的科里奥利力为ωmv f 2=，方向垂直纸面向内（如图6-2所示），从而该位置上的串珠向内偏移；下面的珠子也受到同样大小的科里奥利力，方向却是垂直纸面向外图6-1 科里奥利力演示仪 地转偏向力 地转偏向力 水平地转偏向力亦称地偏力，因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。地转偏向是科氏力(科里奥利力)在沿地球表面方向的一个分力。是常被引入的第3类惯性力，前两类为平动惯性力和惯性离心力，当物体相对做匀速圆周的参考系有速度时，引入此力，由于比较复杂，很少被讲到，所以经常被人遗忘，表达式为f=2mvωsinφ 概述 由于地球自转而产生作用于运动空气的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变(水平运动)物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转， 地转偏向力 空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内，故只有垂直地转偏向力，而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上，故只有水平地转偏向力，而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上，地平面绕着平行于地轴的轴旋转，轴与水平面有一定交角，既有绕平行于地平面旋转的分量，又有绕垂直于地平面旋转的分量，故既有垂直地转偏向力，也有水平地转偏向力。产生原因 原因简述如下：物体为保持水平惯性运动，经纬网因随地球自转而产生相对加速度。 下面是“算如流”给出的通俗解释 地转偏向力 首先要说明的是，地转偏向力向右是在北半球，在南半球则都向左，当然这些向右向左都是相对于前进方向来说的，下面说的都是北半球的情况。 1.由于各纬度的角速度都一样，从北向南飞的时候，南边的圈大，所以线速度大，所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度‘超前’了，前进方向上也就向右偏了。 2.沿纬线向东西方向飞，这时候由于重力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心，你可以好好想想，所以由于这个角度，向心力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力，所以一综合，也会往右偏。 3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心，二者重合了，正好重力可以抵消掉向外的力。最后，南北两极地转偏向力最大科里奥利效应 简述 当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时，它最初的向东的动量在地表开始改变。我们知道，地球是由西向东旋转的，赤道地区旋转的线速度最大，随着纬度越高，线速度越来越小，到了极点减为零。设想空气从低纬度地区移向北极：在最初，空气是具有与源地相同的向东速度的；当空气接近极点时，在那儿的地球转动为零，而这股空气却继续保持着它原来的向东的动量（假设没有因为摩擦而耗损的话），于是它会相对于目的 科氏力成因：非惯性系坐标系统下产生的附加作用力。 如图所示， 设在距圆心为r 的时刻，径向速度为v 沿Y 轴正向，切向速度为r ω沿轴X 正向。此时， X 轴的速度为0x v =r ω， Y 轴的速度为0y v v =， 则经历短暂时间dt 后，转盘转动角度=t θω， X 轴的速度为x v =()()()sin cos v dt r vdt dt ωωω++， Y 轴的速度为 ()()()cos sin y v v dt r vdt dt ωωω=++， 方法一：因为dt 是极小量，故()sin dt dt ωω=，()cos 1dt ω=，上两式变为 X 轴的速度为x v =()v dt r vdt ωω++， Y 轴的速度为()y v v r vdt dt ωω= ++， 故有 X 轴加速度为()02x x x v dt r vdt r v v a v dt dt ωωωω++??===， Y 轴加速度为()()0222y y y v v v r vdt dt v a r vdt r O dt dt dt ωωωωω?++?===+=+。 方法二：直接求极限， X 轴加速度为()()()00 0sin cos 2lim lim x x x dt dt v dt r vdt dt r v v a v dt dt ωωωωω→→++??===， Y 轴加速度为()()()0200cos sin lim lim y y y dt dt v v v dt r vdt dt a r dt dt ωωωω→→?++= ==。 切向加速度x a 即为科氏加速度，柯氏力2F m v ω=，当转动角速度矢量ω与质点线速度v 不垂直时，应将速度v 往垂直于ω的方向作投影，设夹角,v ωθ→→=，投影量为sin v θ，此时科氏力为2sin 2F m v m v ωθω→→==×切， 此外仍有径向向心加速度2y a r ω=，向心力2F m r ω=向。 科里奥利力 科里奥利力（英语：Coriolis force，简称：科氏力）是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。 概述 认识历史 旋转体系中质点的直线运动 科里奥利力是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象学家科里奥利（Gaspard-Gustave Coriolis）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，大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球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。 物理学中的科里奥利力 科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。 如右图所示，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。 根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，这就是科里奥利力。从物理学的角度考虑，科里奥利力与离心力一样，都不是真实存在的力，而是惯性作用在非惯性系内的体现。 科里奥利力的计算公式如下: 式中为科里奥利力；m为质点的质量；为质点的运动速度；为旋转体系的角速度；表示两个向量的外积符号。 科里奥利力与科里奥利加速度的关系 通常，在惯性系中观察到的科里奥利加速度，其中为圆盘转动的角速 度矢量，为质点所具有的径向速度。可见科里奥利加速度的方向与科里奥利力的方向 相反。这是因为，科里奥利加速度是在惯性系中观察到的，由作用力产生；而科里奥利力则是在转动的参考系中观察到的，它产生的加速度是相对于非惯性系而言的。不能认为科里奥利加速度是由科里奥利力产生的[1]。 科里奥利力产生的影响 在地球科学领域 由于自转的存在，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偏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。 傅科摆 Coriolis effect Figure 1: In the inertial frame of reference (upper part of the picture), the black object moves in a straight line, without significant friction with the disc. However, the observer (red dot) who is standing in the rotating (non-inertial) frame of reference (lower part of the picture) sees the object as following a curved path due to the Coriolis and centrifugal forces present in this frame. In physics, the Coriolis effect is a deflection of moving objects when they are viewed in a rotating reference frame. In a reference frame with clockwise rotation, the deflection is to the left of the motion of the object; in one with counter-clockwise rotation, the deflection is to the right. The mathematical expression for the Coriolis force appeared in an 1835 paper by French scientist Gaspard-Gustave Coriolis, in connection with the theory of water wheels, and also in the tidal equations of Pierre-Simon Laplace in 1778. And even earlier, Italian scientists Giovanni Battista Riccioli and his assistant Francesco Maria Grimaldi described the effect in connection with artillery in the 1651 Almagestum Novum, writing that rotation of the Earth should cause a cannon ball fired to the north to deflect to the east.[1] Early in the 20th century, the term Coriolis force began to be used in connection with meteorology. Newton's laws of motion govern the motion of an object in a (non-accelerating) inertial frame of reference. When Newton's laws are transformed to a uniformly rotating frame of reference, the Coriolis and centrifugal forces appear. Both forces are proportional to the mass of the object. The Coriolis force is proportional to the rotation rate and the centrifugal force is proportional to its square. The Coriolis force acts in a direction perpendicular to the rotation axis and to the velocity of the body in the rotating frame and is proportional to the object's speed in the rotating frame. The centrifugal force acts outwards in the radial direction and is proportional to the distance of the body from the axis of the rotating frame. These additional forces are termed either inertial forces, fictitious forces or pseudo forces.[2] They allow the application of Newton's laws浅谈地转偏向力的影响
科里奥利质量流量计的现状与未来
2014_2015第二学期演示实验内容解析
谈谈科里奥利力的影响
下面用科里奥利力向大家详细介绍一下有关傅科摆的问题
科里奥利质量流量计工作原理和基本结构
6.科里奥利力演示仪
地转偏向力
科氏力公式推导
质量流量计原理：科里奥利力
科里奥利效应