浅论科里奥利力与漩涡方向的关系
谬误与真知：马桶、台风与“地转偏向力”
谬误与真知：马桶、台风与“地转偏向力”“为什么北半球的马桶冲水时水流是逆时针向内旋转的？”“因为地转偏向力使水流一边向下流一边向它的右边拐。
”这是一个在日常生活中会偶尔听到的话题，故勿论其对错。
那么，到底这个“地转偏向力”是什么呢？地转偏向力，是一个更为普遍的“力”之中的一个特例，这个“力”的大名就叫做科里奥利力。
它是由法国数学家、工程师科里奥利(Gaspard-Gustave Coriolis)从理论力学中推导出来的，所以也以他的名字命名。
为什么我们要在这个“力” 字上加引号呢？因为它不是一个真正的力。
真正的力除了有受力物体也应该有施力物体，但如果这个科里奥利力有施力物体的话，那这个施力物体也太玄乎了，能让北半球所有水流都向右拐。
这其实不是一个真正的力，物理学家们把它称作一种惯性力，也就是说是由物体的惯性产生的力。
那么，在什么情况下才会出现这种力呢？科里奥利说了，在一个转动的参考系中就会出现科里奥利力，只要是在这个参考系中运动的物体都会好像受到一股垂直于运动方向的力，从而偏离开它的轨道。
科里奥利他说的“转动的参考系”，其实这个转动就是说这个参考系相对于一个惯性系在转动【注1】，那么这个参考系本身就是一个非惯性系了。
科里奥利力就是这个非惯性系里边的一个惯性力。
不过科里奥利力也不是对所有物体都一视同仁的。
对于相对参考系不动的物体，它不会作任何打扰，它专爱找运动物体的麻烦。
它的公式是：Fic=-2ω×mv。
在这里，m是物体的质量，ω是指示参考系旋转速度和方向的向量（就是方向和数量的一个组合），而v则是物体在这个参考系中运动的速度向量。
这个乘号也有讲究，它不是一般2×3的那种乘法，而是一种特别为向量设计的乘法，通常叫做叉乘。
而Fic就是这个物体在这个参考系中受到的科里奥利力。
现在我们可以解释为什么北半球的水流总有向右偏的倾向了。
我们向来认为地球是不动的，就算是物理学家做实验，在很多情况下都选取大地作为参考系。
花样滑冰为何都是逆时针旋转？人体左侧重于右侧
花样滑冰为何都是逆时针旋转？人体左侧重于右侧最近一位花滑运动员在网上特火，各种小视频包括抖音都时不时跳出她的身影，赞美之词更是无以言表，比如：翩若惊鸿、婉若游龙，冰肌玉骨、冰上美人，天生丽质柳腰身，“舞林飒飒倚天剑，侠女翻飞惊目炫”，“愿你三冬暖，愿你春不寒”，冰清玉润、蛾眉皓齿，身姿婀娜、冰雪伊人……反正是能想到的赞美之词都淋漓尽致地发挥出来了。
花样滑冰，被称作“冰上芭蕾舞”其实呢，每个人心中都有一杆秤，也都有自己的评判标准，过度地去夸张、恭维等于是拔苗助长，不仅起不到作用，还会令人十分反感。
跟风、炒作、凑流量，叫人感觉很无聊。
每次刷到这个视频画面，张嘴就是“翩若惊鸿，婉若游龙”，笔者的脑子就懵，赶紧划过去，不知道大家有没有同感。
花样滑冰好，言归正传，正是由于这位运动员的大火，让大家再度对花样滑冰这项运动关注起来。
但不知道有多少人注意到，花滑是一种美与力量结合的非常养眼的运动，运动员要“美”那是必须的，否则你让凤姐站到滑冰场上，能有几个观众买账呢！因此，花滑运动员的身材相貌肯定是上佳的，尤其是身材，必须匀称，比例协调，肤色白皙光滑，舞姿优美。
花样滑冰，都是左脚着地但不知道有多少人注意到一个细节：那就是花滑运动员的一个经常出现的重要动作——旋转，基本上都是逆时针方向。
往前旋转，都是往左；往后旋转，都是往右。
不管怎么转，方向都是逆时针。
逆时针旋转这是什么原因呢？其实，生活还有许多你也许没有注意到的细节，我们随便举几个例子：扑克大家基本上都打过吧？你出一张牌后，右边才是你的下家，反过来说，你的上家在你左边，出牌的顺序也是逆时针方向。
以前农村农忙时的打场（有的地方叫轧场）轧小麦、稻谷等，不论是牵着牲口轧，还是用机械轧（手扶拖拉机、小四轮拖拉机等），都是围着场作逆时针转圈，也就是往左转。
我们司空见惯的龙卷风，也是逆时针旋转。
海上龙卷风生成，逆时针旋转的漩涡田径场上竞走、跑步，不管是训练还是比赛，都是往左转，也就是逆时针方向转；电风扇、电动机、柴油机飞轮等，都是顺时针旋转；螺丝拧紧的方向，也是顺时针方向。
漩涡的旋转方向解释
漩涡的旋转方向解释漩涡是一种流体力学现象，它是一种旋转的流动，通常在水或空气中出现。
漩涡的旋转方向是一个有趣的话题，因为它涉及到物理学和自然现象的深入研究。
在这篇文章中，我们将探讨漩涡的旋转方向解释。
1. 漩涡的定义和形成漩涡是一种流体动力学现象，它是一种旋转的流动。
漩涡通常在液体或气体中出现，它们可以在河流、海洋、水槽和水池中看到。
漩涡的形成是由于流体的速度和方向发生变化，这种变化导致了流体的旋转。
漩涡可以分为两种类型：绝缘漩涡和非绝缘漩涡。
绝缘漩涡是在静止液体中形成的，而非绝缘漩涡是在流动液体中形成的。
2. 漩涡的旋转方向漩涡的旋转方向可以分为两种：顺时针旋转和逆时针旋转。
顺时针旋转的漩涡是向右旋转的，逆时针旋转的漩涡是向左旋转的。
漩涡的旋转方向受到多种因素的影响，包括液体的流动速度、方向和形状。
3. 漩涡的旋转方向解释漩涡的旋转方向是由多种因素决定的。
其中最主要的因素是科氏力和惯性力。
科氏力是一种由于旋转物体的运动而产生的力，它会影响漩涡的旋转方向。
惯性力是一种由于物体的质量和速度发生变化而产生的力，它也会影响漩涡的旋转方向。
在北半球，科氏力会使得漩涡向右旋转，而在南半球，科氏力会使得漩涡向左旋转。
这是由于地球的旋转导致科氏力在不同的半球产生不同的方向。
此外，惯性力也会影响漩涡的旋转方向。
当液体在流动时，它会受到惯性力的影响，这会使得漩涡的旋转方向发生变化。
除了科氏力和惯性力之外，漩涡的旋转方向还受到其他因素的影响，包括液体的流动速度、方向和形状。
当液体的流动速度较慢时，漩涡的旋转方向可能会受到涡流的影响。
涡流是一种在液体中形成的旋转流动，它会影响漩涡的旋转方向。
此外，液体的流动方向和形状也会对漩涡的旋转方向产生影响。
4. 漩涡的应用漩涡不仅是一种有趣的自然现象，还有许多实际应用。
漩涡可以用于自然环境的保护和工业生产的优化。
例如，在水力发电站中，漩涡可以用来减少水流的速度和压力，从而保护大坝和水轮机。
漩涡与地转偏向力
漩涡与地转偏向力浙江省余姚中学陈允文选自《物理教师》2009年第10期当脸盆中的水排空时会形成漩涡，为何会形成这个漩涡？我们通常的解释是：这是由于地球自转引起的地转偏向力在起作用。
在北半球，地转偏向力向右，引起气流向右偏。
南半球则向左。
所以北半球的气旋是逆时针的，南半球呈顺时针。
气旋如此，水流的漩涡也是如此，所以我们见到脸盆中的漩涡应该是逆时针的。
图1漩涡：水遇低洼处所形成的螺旋状水流小时候读科普书，对这一说法深信不疑。
感叹自然的神奇并经常留意脸盆放水时形成的漩涡，有一次笔者惊奇的看到了一个顺时针的漩涡，一开始笔者怀疑自己记错了书上的解释，然后去翻书，书上明明写着北半球应该是逆时针呵！然后又怀疑那次是自己看走眼了。
直到反复几次确信既看到了有逆时针的也有顺时针的漩涡后，才知道上面那个解释其实是有问题的。
先让我们看看什么是地转偏向力。
这是在非惯性系中被引入的第三类惯性力，前两类为平动惯性力和惯性离心力，当物体相对于转动的参考系运动时，才引入此力。
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（约462m/s），随着纬度升高，线速度越来越小，到了极点减为零。
设想空气从低纬度地区向北极移动：最初，空气是具有与出发地相同的向东线速度的；当空气接近极点时，那儿的地面线速度为零，而这股空气却继续保持着它原本向东的速度（假设没有因为摩擦而损耗），于是它会相对于目的地的地表转向东面。
沿着空气前进的方向看就是向右偏转了，就好像受到了一个向右的力作用。
一个名叫科里奥利（Gaspard—Gustave Coriolis）的法国人在1835年最先用数学方法描述了这种力，所以科学界称之为科里奥利力。
科里奥利力是在所有转动参照系中都会出现的，在以地球为参照系时，我们通常也称它为地转偏向力。
科氏力的大小和方向与转动的角速度ω、物体相对与参照系速度v相、物体质量m有关，可表示为f k*＝2m v相×ω。
ω、v相、f k*形成右手螺旋（如图2）。
水中漩涡形成的原因
水中漩涡形成的原因一、基本概念漩涡是一种在流体（这里指水）中出现的旋转流动现象，它看起来像一个螺旋状的结构，周围的水围绕着一个中心轴做圆周运动。
二、形成原因（一）地形因素1. 河床或容器形状在河流中，如果河床底部存在不规则的地形，如深坑、凸起或弯曲的河道，水流经过这些地方时就容易形成漩涡。
例如，当河流流经一个突然变深的区域，水流会在这个区域产生垂直方向的速度差异。
靠近底部的水由于受到深坑形状的影响，流速会变慢，而上方的水仍然保持较快的流速。
这种速度差会使水流产生旋转，从而形成漩涡。
在容器中也是类似的情况，如果容器底部有凸起或者凹陷，当水在容器中流动时，在这些特殊地形处就可能形成漩涡。
2. 障碍物影响水中的障碍物，如礁石、桥墩等，会干扰水流的正常流动。
当水流遇到这些障碍物时，水流会被分开，在障碍物的下游一侧重新汇聚。
由于水流在绕过障碍物时不同部分的速度和方向发生了改变，就容易形成漩涡。
例如，桥墩周围的水流，在桥墩的一侧水流速度加快，而另一侧可能会形成回流，回流与主流相互作用就可能产生漩涡。
（二）水流运动因素1. 流速差异在河流的交汇处，不同流速的水流相遇会形成漩涡。
例如，一条流速较快的支流汇入流速较慢的主流时，支流的水会冲入主流并试图与主流混合。
由于两者流速不同，在交汇处就会产生剪切力，这种剪切力会使水流产生旋转运动，进而形成漩涡。
在海洋中，潮汐的涨落也会导致不同流速的水流相互作用。
涨潮时海水涌入河口或海湾，与湾内原有的水流相互碰撞、混合，流速的差异使得漩涡容易产生。
2. 水流的非线性特性水流是一种复杂的非线性流体运动。
根据流体力学原理，纳维斯托克斯方程（Navier Stokes equations）描述了流体的运动状态。
在某些情况下，当水流的初始条件或边界条件满足一定要求时，方程的解会呈现出漩涡这种旋转流动的形式。
例如，当水流在一个相对封闭的区域内，初始的微小扰动可能会随着时间逐渐放大，形成漩涡。
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);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：令该段小水柱此时向塞口运动的速度为v。
浅谈科里奥利力的影响及应用
第24卷第1期2008年2月河北北方学院学报(自然科学版)Journal of H ebei No rth University (N atural Science Edition)V ol 24N o 1Feb 2008来稿日期:20071127基金项目:滨州学院资助项目(BZXYZDXK200610)作者简介:吴新华(1979 ),男,山东泰安人,滨州学院物理与电子科学系,硕士.浅谈科里奥利力的影响及应用吴新华1,李宏伟2(1 滨州学院物理与电子科学系,山东滨州256600;2 滨州学院教务处,山东滨州256600)摘要:相对于地球运动的物体会受到科里奥利力的作用,对地球上物体受科里奥利力影响的3种主要的表现形式 水平运动物体的偏转、落体偏东问题和傅科摆,以及科里奥利力的应用(主要是科氏质量流量计)进行了论述和探讨,并对其应用前景进行展望.其中主要是利用非惯性系下的求解动力学问题的方法推出了落体偏东的具体数值.关键词:科里奥利力;落体偏东;傅科摆;质量流量计中图分类号:O 313 文献标识码:A 文章编号:1673 1492(2008)01 0036 03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[1~2].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,本文主要论述和讨论了受科里奥利力影响的3种表现形式和它的实际应用.1 科里奥利力的影响通过定性或定量来研究科里奥利力的影响,下面对受科里奥利力影响的3种表现形式 水平运动物体的偏转、落体偏东和傅科摆进行论述.1 1 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).人们可以假定自己位于地球之外,以惯性系作为参考,来研究地球上运动物体的方向偏转.不过此时便不存在科里奥利力这样的惯性力了.由于物体同时参与两种运动(相对与地球的运动和随地球的转动),按照运动合成的观点,物体偏离一种运动的目标便是自然的事情了.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.1 2 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。
漩涡与地转偏向力
漩涡与地转偏向力浙江省余姚中学陈允文选自《物理教师》2009年第10期当脸盆中的水排空时会形成漩涡，为何会形成这个漩涡？我们通常的解释是：这是由于地球自转引起的地转偏向力在起作用。
在北半球，地转偏向力向右，引起气流向右偏。
南半球则向左。
所以北半球的气旋是逆时针的，南半球呈顺时针。
气旋如此，水流的漩涡也是如此，所以我们见到脸盆中的漩涡应该是逆时针的。
图1漩涡：水遇低洼处所形成的螺旋状水流小时候读科普书，对这一说法深信不疑。
感叹自然的神奇并经常留意脸盆放水时形成的漩涡，有一次笔者惊奇的看到了一个顺时针的漩涡，一开始笔者怀疑自己记错了书上的解释，然后去翻书，书上明明写着北半球应该是逆时针呵！然后又怀疑那次是自己看走眼了。
直到反复几次确信既看到了有逆时针的也有顺时针的漩涡后，才知道上面那个解释其实是有问题的。
先让我们看看什么是地转偏向力。
这是在非惯性系中被引入的第三类惯性力，前两类为平动惯性力和惯性离心力，当物体相对于转动的参考系运动时，才引入此力。
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（约462m/s），随着纬度升高，线速度越来越小，到了极点减为零。
设想空气从低纬度地区向北极移动：最初，空气是具有与出发地相同的向东线速度的；当空气接近极点时，那儿的地面线速度为零，而这股空气却继续保持着它原本向东的速度（假设没有因为摩擦而损耗），于是它会相对于目的地的地表转向东面。
沿着空气前进的方向看就是向右偏转了，就好像受到了一个向右的力作用。
一个名叫科里奥利（Gaspard—Gustave Coriolis）的法国人在1835年最先用数学方法描述了这种力，所以科学界称之为科里奥利力。
科里奥利力是在所有转动参照系中都会出现的，在以地球为参照系时，我们通常也称它为地转偏向力。
科氏力的大小和方向与转动的角速度ω、物体相对与参照系速度v相、物体质量m有关，可表示为f k*＝2m v相×ω。
ω、v相、f k*形成右手螺旋（如图2）。
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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);
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：
令该段小水柱此时向塞口运动的速度为v。
F偏=mrv*ω
a=F偏/m=v*ω
ω=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)=r
＇(t);
0(t)+r
v=D r/D t;
=v＇+v0+ω*r＇;
a= D v/D t
=dv＇/dt+ω*v＇+Dv0+r＇*Dω/ D t+ω*Dr＇/Dt;
又因为F=ma;
所以虚拟力f i=-ma0-2mω*v＇-mω*v-m*r＇Dω/ D t。
）
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。