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柯氏力

发布时间:2023-09-15 16:55:56

柯氏力又称科里奥利力,是在转动的坐标系里,为了解释运动物体由于坐标转动发生偏转的现象而引进来的一种虚构的力。柯氏力属于一种惯性力,其只改变运动物体的速度方向,不改变运动物体的速度大小。

柯氏力简介

在非惯性系中,物体除了受到各种真实力以外,还会受到各种惯性力,柯氏力就是由于物体转动而产生的一种惯性力,是人为引进的一种虚构的力,实际上不存在,用于解释运动物体由于坐标转动而产生的偏转现象。

柯氏力基本推导

如图《柯氏力推导》所示,一个质量为m的物体相对于惯性坐标系的运动速度为柯氏力

,该物体所在的坐标系以角速度柯氏力

相对于惯性坐标系运动着,则相对于惯性坐标系的加速度为

柯氏力

柯氏力

上式中的第一项为物体相对于所在旋转坐标系的加速度,第二项为柯氏加速度,第三项为向心加速度。

将加速度转换为力,即柯氏力为柯氏力

(负号的原因是从柯氏力的定义为一种惯性力而来)。

柯氏力常见有关现象

1)在北半球,澡盆泄水产生逆时针旋转的水涡;在南半球,产生顺时针旋转的水涡;赤道上不产生水涡。

2)在双线道四根铁轨中的内侧两根铁轨,总是比外侧两根铁轨磨损得更厉害。

柯氏力

3)南北方向流的江流总是右岸被冲刷得更厉害,形成比左岸更陡峭的峭壁。

柯氏力

4)季风的方向在柯氏力的作用下会发生一定偏移。

5)傅科摆实验:摆锤的运动平面会发生改变,每经过一个周期的振荡,在沙盘上新画出的轨迹都会偏离原来的轨迹。

柯氏力应用

1)质量流量传感器:一种基于柯氏力的传感器,可以实现质量流量的直接测量,同时也可以测量流体的密度。

柯氏力

2)角速度传感器:利用柯氏力来测量物体旋转的角速度信息,基本原理如下公式所示

柯氏力

式中:F为柯氏力,m为质量块质量,柯氏力

为相对速度,柯氏力

为要测量的角速度。

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