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科里奥利加速度

科里奥利加速度(理论力学科氏加速度什么时候有)

shqlly shqlly 发表于2022-09-29 23:56:08 浏览261 评论0

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本文目录

理论力学科氏加速度什么时候有

科氏加速度,是由科里奥利于1832年在研究水轮机转动时提出的,因而得名科里奥利加速度,简称科氏加速度。科氏加速度是动参系的转动与动点相对动参系运动相互耦合引起的加速度。

通俗的讲,就是地球是转动的非惯性参照系,科氏加速度就是在地球中研究物体时由物体相对于地球的运动产生的。科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量,大小和相对速度矢量的大小成正比。在南北半球的汽车行驶方向问题中有应用。

所以,只要在地球上,除了垂直穿越赤道这种情况外,都会存在科氏加速度,且物体运动速度越大、运动速度与地球自转轴的夹角越大,科氏加速度就越大。

设么叫科氏加速度

科氏加速度,是由科里奥利(G.G. Coriolis)于1832年在研究水轮机转动时提出的,因而得名科里奥利加速度,简称科氏加速度。科氏加速度是动参系的转动与动点相对动参系运动相互耦合引起的加速度。

通俗的讲,就是地球是转动的非惯性参照系,科氏加速度就是在地球中研究物体时由物体相对于地球的运动产生的。科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量,大小和相对速度矢量的大小成正比。在南北半球的汽车行驶方向问题中有应用。

加速度是矢量,矢量a在右手系(i,j,k)中表示为r=xi+yj+zk的形式,其中x,y,z分别是它在i,j,k方向上的投影。位矢r在不同的参照系中x,y,z的值虽不同,但xi+yj+zk表示的都是同一个矢量r。加速度是位矢r关于时间的二阶导数,而非惯性系本身关于时间的二阶导数不为零,因此在非惯性系中看到的加速度并非是惯性系中的加速度。

考虑绕固定轴旋转的非惯性系。我们称相对于非惯性系加速度为零的点的加速度为牵连加速度,也可以把牵连加速度理解为使点随非惯性系一同运动所.需要的加速度。随非惯性系一同运动的点的速度不仅与转速有关,还和这个点相对位置有关。相对速度为v的质点,其相对位置发生变化,因此在惯性系看来就需要一个加速度来维持这种运动,此为科氏加速度的一部分;另一方面,相对于非惯性系不变的速度矢量,在惯性系中的方向不断发生变化,于是就在惯性系看来具有一个加速度,此为科氏加速度的另一部分。

非惯性系中,只要认为物体具有一个和它在惯性系中等大反向的加速度,牛顿定律仍然适用,即处在非惯性系中的人是分不清自己是否处在非惯性系中的。地球即具有自转,又具有公转,是非惯性系。公转影响很小,可忽略不计,因此只考虑绕固定轴的自转。在地球这个非惯性系中,如果认为所有物体都受到一个和科氏加速度和牵连加速度等大反向的加速度,就可以当做惯性系来求解。有质量的物体,科氏加速度就会使其受到惯性力作用,即为科里奥利力(简称科氏力)。一般情况下,对物体的作用主要是地球引力,科氏力作用甚微。但高速运动或者长期作用情况下就必须考虑科氏力的影响。比如季风的形成,北半球为的河流为何总冲刷右岸等都是因科氏力引起的。

公式

1、科氏加速度是动基的转动与动点相对运动相互耦合引起的加速度。

2、科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量。公式如图:

3、选择转动的物体为参考系,则存在科氏加速度。

4、并不是只有定轴转动才有科氏加速度,比如参考系作平面运动也会产生科氏加速度。

其中,ω是参考系相对于惯性系的旋转速度,v是物体在这个旋转参考系中的速度.

科氏加速度和科氏力的方向相反。

数学推导

设旋转坐标系的角速度为ω,旋转轴上的参考点到空间点A的位置矢量用r表示。为加以区分,我们用“Da/Dt“表示矢量a在惯性系中随时间的变化率,用“da/dt“表示矢量a在非惯性系中随时间变化率.如果点A随着非惯性系一同旋转,则点A在惯性系中的速度可以表示为

v=Dr/Dt=ω×r

如果点A除了旋转外还以相对于非惯性系的速度v’=dr/dt运动,则点A在惯性系中的速度为

v=Dr/Dt=ω×r+v’=ω×r+dr/dt (1)

类似的,任何矢量b随时间的变化率在两参照系中有变换关系:

Db/Dt=ω×b+db/dt

对(1)求导,就可求出点A在惯性系中的加速度

a=Dv/Dt=D(ω×r)/Dt+D(dr/dt)/Dt

=(Dω/Dt)×r+ω×(Dr/Dt)+ω×(dr/dt)+d(dr/dt)/dt

=ε×r+ω×(ω×r+v’)+ω×v’+a’

=ae+ac+a’

其中 ε=Dω/Dt为角加速度;ae=ε×r+ω×(ω×r)为牵连加速度;ac=2ω×v’为科氏加速度。a’为相对加速度。

如果在非惯性系中研究问题,只需认为研究对象具有“-a=-(ae+ac+a’)“的加速度,则可以视作惯性系来处理。

为什么会产生科氏加速度(本质)

在转动参考系中,物体在做牵连运动的同时,沿旋转半径做相对运动,由牵连运动和相对运动交互耦合而形成。

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。

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。

扩展资料

运动学中与科里奥利相关的有三个概念:科里奥利效应,科里奥利加速度,科里奥利力,科里奥利效应是通过科里奥利加速度和科里奥利力来体现的。在理论力学中,主要讨论科里奥利加速度,科里奥利力似乎在气象学中用的多。

1835年,科里奥利在研究水轮车中发现除了离心力还有另外一种“复合离心力”,就是我们现在所说的科里奥利力,有人把这种现象称为科里奥利效应。

科氏加速度公式

科氏加速度公式是dA=(ω×A)dt+dA′。科氏加速度是在转动参考系中,物体在做牵连运动的同时,沿旋转半径做相对运动,由牵连运动和相对运动交互耦合而形成的加速度称为科里奥利加速度。
其方向的判定是:当牵连运动的速度随时间而增加时,加速度方向与牵连运动相同,反之则相反。两个参考系可以是相互旋转的,例如高速离心机开动时试管参考系和桌面参考系就是相对旋转的。试管中的颗粒沿试管作直线运动,而相对于桌面却是螺线运动,因此也需要旋转坐标系之间的变换。

科里奥利加速度

建立如图7-1所示的转动系统图,质点P在转动坐标系Oxyz中有如下方程:

地球动力与运动

图7-1 转动系统

所以

地球动力与运动

由于

地球动力与运动

所以

地球动力与运动

同理可以推得:

地球动力与运动

和vr 和ar分别是质点相对于坐标系O′x′y′z′和坐标系Oxyz的速度和加速度。由式(7-4),式(7-5)得:

地球动力与运动

因ω是地球相对于惯性系的(恒定)加速度,所以(7-6)式又可以写成:

地球动力与运动

式中,2ω×vr即为要找的科里奥利加速度。

那位高手能细致讲下科里奥利力与科里奥利加速度,小弟不胜感激

科里奥利加速度 在转动参考系中,物体在做牵连运动的同时,沿旋转半径做相对运动,由牵连运动和相对运动交互耦合而形成的加速度称为科里奥利加速度.其方向的判定:当牵连运动的速度随时间而增加时,加速度方向与牵连运动相同,反之则相反. 科里奥利力是在旋转体系中,作直线运动的物体的运动方向会发生偏移,这就是克里奥利力造成的。这种力最早由法国气象学家科里奥利提出,所以人们就把它叫做科里奥利力。 这东西理解就好记忆掌握了

科氏加速度方向怎么判断

如下图,刚体绕水平轴o定轴转动,某顺时角速度为ω,一动点M在一字槽中移动相对速度为Vr,此时动点M有科氏加速度ak,用右手定则判断其方向:伸右手,四指顺向ω正向,摆动四指将Vr转90度的方向既是ak的方向。

物体在做牵连运动的同时,沿旋转半径做相对运动,由牵连运动和相对运动交互耦合而形成的加速度称为科里奥利加速度。其方向的判定:当牵连运动的速度随时间而增加时,加速度方向与牵连运动相同,反之则相反.,两个参考系可以是相互旋转的。

扩展资料:

科里奥利力的一个典型例子是大气中的旋转。在天气节目中,可能在卫星图像中看到过逆时针方向的气旋。在南半球,气旋是顺时针移动的。傅科摆(1819-1868)是地球自转的一个极好的例子。

1850年,福柯在巴黎万神殿使用了一个67米长的钟摆。平面的偏转清楚地告诉人们地球在旋转,科里奥利力也表现在微观现象中。例如,它使旋转分子的振动复杂化,使分子旋转与振动能谱相互作用。

求大神帮我讲解一下科氏加速度(科里奥利力) 最好通俗有趣些,或者有关这方面的资料也行

举一个最简单的科氏加速度的例子:你是上帝,你创造了一个平坦的宇宙(二维),宇宙中除了一根棍子和生活在棍子上的一只蚂蚁外空无一物。一天,你看着蚂蚁悠闲地以速度vr在棍子上从左向右散步,你觉得应该为生活增添一些变化,于是,你拨动了棍子,使得棍子以左端点为中心逆时针转动,转动是匀速的角速度w。这时候你发现,一些神奇的事情发生了:1.蚂蚁垂直于棍子方向的速度ve变大了(ve=w*r,由于vr的存在,使得蚂蚁距离转动中心的距离r变大了,因此牵连速度ve变大了);2.沿棍子方向蚂蚁的速度vr(相对速度)的方向改变了,这是由于转动角速度w的存在,使得vr的方向与初始方向的夹角变为w*t。你看,科氏加速度产生了:由于vr不为零使得ve变大、由于转动角速度w的存在使得vr的方向改变;根据牛顿定律,物体总是保持静止或匀速直线状态,除非有力施加于其上,蚂蚁的牵连速度变大、相对速度方向改变是因为有一个神奇的力施加在蚂蚁身上,这个力就产生了科氏加速度,包含上述两部分。
事实上,很多物理学方程和定律是先有的数学推导,而后物理学家们才把推导结果赋予其物理意义,而科氏加速度就是数学推导的结果,它与我们日常生活中的常识有一定的偏差,因此显得有些神秘,但是事实上它是存在的。包括地球的自转也会产生科氏加速度,中长跑项目规定运动员要左转弯也是考虑到科氏效应的缘故,其实运动员所受到的科氏力仅仅有0.05牛顿左右,是很微弱的。

如何简明的解释科里奥利加速度

科里奥利力是惯性力(或等价惯性加速度)的一种,是地球自转这个圆周运动过程中产生的加速度的一个分量。

关于科里奥利加速度

LZ和我一开始学一样,这些科里奥利加速度,惯性力,都是拿来干嘛呢?说白了都是如果在一个非惯性参考系,比如你和圆盘一起动,这时想对小球列牛顿第二定律方程,如果只是用你看到的加速度和看到的力(比如小球受摩擦力)来列,就发现不对了。这时候引入惯性力和科里奥利力,来补充F的一项。使牛顿定律成立。
所以小球切向变化2wVt是你随圆盘一起转动时看到的现象。(相当于你在地球上看到地球上的小球运动)
而vwt就是在地面上看到小球的运动(相当于在地球外不随地球转动的一点上看到地球上小球的运动)