实验2.14 科里奥利力演示

【演示目的】

演示科里奥利力现象。

【实验装置】

图2.14.1科里奥利力演示装置

【演示原理】

1835年，法国科里奥利提出，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。

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：

                                       （2.14.1）

式中F为科里奥利力；m为质点的质量；υ为质点的运动速度；ω为旋转体系的角速度；

【实验操作及演示现象】

l、当圆盘静止不转动，此时质量为m的小球沿导轨下滚，其轨迹沿圆盘的直径方向，不发生任何的偏离；

2、当使圆盘以角速度ω转动，同时释放小球，沿导轨滚动。当落到圆盘时，小球将偏离直径方向运动；

3、如果从上向下看圆盘逆时针方向旋转，即ω方向向上。当小球向下滚动到圆盘时，小球将偏离原来直径的方向，而向前进方向的右侧偏离。如果转动方向相反，从上向下看，圆盘顺时针方向旋转，即ω向下，当小球向下滚到圆盘时，小球向前进方向的左侧偏离。

【注意事项】

转动圆盘时不能用力过猛，要轻轻转动，否则，小球将直接飞出台面。

【思考题】

1.随着季节的变化，地球表面延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。科里奥利力会使季风风向发生一定漂移，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，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。你能画出夏季风和冬季风的实际风向吗？

2. 在北半球，若河水自北向南流(如中国黄河从内蒙古托克托县河口镇至风陵渡一段)，则西岸受到的冲刷严重，试用科里奥利力进行解释。若河水在南半球自南向北流(如巴西的阿拉瓜亚河)，哪边河岸冲刷较严重？