关于科氏力.pptVIP

关于科氏力的说明 力学中的参照系 惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性。 惯性定律：任何物体，只要没有外力改变它的状态，便会永远保持静止或匀速直线运动的状态。又称为牛顿第一定律。 惯性参考系：对某一特定物体惯性定律成立的参考系。 牛顿定律只在惯性系中成立，一切惯性系均等价。 惯性力 惯性力是在非惯性参照系中，为使牛顿定律成立而假想的力。 真实的力是物体间的相互作用，而假想力不存在施加此力的物体，没有反作用力。 参考系的运动可分为跟随原点的平动和坐标轴绕原点的平动。 加速平动的后果是产生一个惯性力 转动的后果是产生一个与相对速度无关的惯性力（惯性离心力）和一个与相对速度有关的惯性力（科里奥利力） 惯性力举例 超重与失重：平动加速度引起的惯性力 对一个作匀速圆周运动的物体，物体相对于圆盘静止。从静止坐标系看（向心力） 从转动坐标系看 惯性力 该惯性力称为惯性离心力 第二类惯性力—科氏力 第二类惯性力—科氏力 从静止坐标系看： 从旋转坐标系看： 科氏力的一般公式 从上面的讨论可以看到，科氏力总是垂直于旋转轴。可以写成矢量叉乘形式 科氏力的大小为 指向按右手螺旋法则确定 科氏力的方向总是与运动速度垂直，其效应是改变速度方向，而不改变速度大小。 地球的角速度 地球的角速度由自转和公转角速度合成 地球上的惯性力 重力是地心引力与惯性离心力的合成 惯性离心力是一个二阶小量 地球上的科氏力 采用地理坐标系，Z轴铅直向上，N轴指向北，E轴指向东，角速度分量为 地球赤道上的科氏力 地球上科氏力的方向 在北半球，沿着运动方向看，科氏力总是垂直于运动方向向右。 在南半球，沿着运动方向看，科氏力总是垂直于运动方向向左。 由于科氏力总是垂直于运动方向，它仅是运动方向发生改变，而不改变速度的大小。 自由落体 假设有一物体从高度为h的塔上自由落下，问落点是偏东还是偏西？还是不偏？ 由于科氏力的方向向东，故落点偏东。 可以证明偏离的距离为 如果将物体以初速 v0垂直上抛，物体到达高度h后又落回地面，问落点距上抛点的偏离如何？ 炮弹的偏向 在北半球，向北平射的炮弹会偏向东还是西？ 如何解释？（线速度不同） 如果在北半球向正东发射炮弹，发射地与弹着点在同一纬度上，因而东向速度相同，如何解释炮弹落点偏右？ 地球绕?N转使得西升东降，绕?Z转使得正东方向不断向左偏，从而使炮弹落点偏向右。 其他例子 大江大河中的水流相对于地球运动，但受河岸约束。在科氏力作用下，河水右偏(北半球)，但长年积累的结果，右岸冲刷较为严重。南半球则左岸冲刷较为严重。 对于双轨铁路，由于列车总是单方向行驶，在北半球右侧铁轨磨损较为严重；在南半球左侧铁轨磨损较为严重。 ? 科氏力引起的大气效应 地转风（流） 在科氏力作用下，气流沿等压线流动。 气旋与反气旋 在北半球，气流沿逆时针旋转叫气旋，顺时针旋转叫反气旋 在南半球，气流沿顺时针旋转叫气旋，逆时针旋转叫反气旋 副热带高压和贸易风 赤道附近空气受热上升并向低纬度地区流动；在北半球高空，受科氏力影响，气流逐渐偏东，并在北纬附近形成西风。西风形成一堵墙，阻挡了南来的气流继续向北流动。空气在此堆积、冷却、下沉，形成地面上的副热带高压带。 副热带高压控制的天气主要是高温干燥。 在地面上，空气由此处向南流动，去补充赤道带上升的空气，受科氏力影响，逐渐右偏，形成稳定的东北风。古代商船都是帆船，它们就是靠着这种方向常年不变的风航行于海上，故名贸易风(Trad wind )。现在我国称为信风，也是指它的方向不变，很守信用。同理，在赤道到南纬附近形成东南信风。 台风的形成 台风是一种极其猛烈的气旋，它产生于热带海洋上，又称热带气旋。台风直径可达数百公里至一千公里以上，顶部高度为15~20km，最大风速可达60m/s。形成的条件如下： 一是要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于26℃－27℃的暖洋面上。 二是要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。 三是垂直方向风速不能相差太大，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构； 四是要有足够大的地转偏向力作用，地转偏向力在赤道附近接近于零，台风发生在大约离赤道5~20纬度的洋面上。???? Ekman漂流 在海洋上，稳定的南风长时间吹送在海面上，问形成的海流流向什么方向？ 沿风向？ 向右？ 向左？ Ekman漂流 理想化的无边界、无限深和密度均匀的海洋，因海面受稳定的风长时间吹刮，出现铅直湍流而产生的水平湍流摩擦力，与地转偏向力平衡时出现的海流，称为Ekman漂流。