科里奥利力
科里奥利力在自然界和人类生活中的影响及应用
科里奥利力在自然界和人类生活中的影响及应用
科里奥利力是一种由法国物理学家里昂·科里奥利发现的一种新的力。
它也被称为引力短距离作用力，它与重力场的引力作用有所不同。
科里奥
利力是一种距离作用力，当物体间距离很近时，此力会变强；当物体间距
离很远时，此力会逐渐减弱。
科里奥利力在自然界的影响很大。
它可以起到一种组织力，可以在空
间尺度上影响物质的分布。
例如，月球表面的岩石中含有特定的科里奥利力，它能够维持月球大面积的物质分布平衡。
此外，科里奥利力还可以起
到一种力稳定效应。
科里奥利力可以应用于人类生活中。
科里奥利力可以用来制造一些细
小的装置，例如微型结构和微型机械元件。
此外，科里奥利力也可以应用
于药物制造，使得药物可以在特定的距离范围内聚集，提高药物的有效性。
另外，由于科里奥利力的稳定性，它还可以用来控制微型机器操作的精确
性和稳定性。
科里奥利力
d. 科里奥利力的例子 1. 贝尔定律：北半球河流右岸比较陡削，南半球则左 贝尔定律：北半球河流右岸比较陡削， 岸比较陡峭。这是人们从实际观察中总结出来的。 岸比较陡峭。这是人们从实际观察中总结出来的。 这是因为地球实际上是一个转动参考系， 这是因为地球实际上是一个转动参考系，地球上 的运动物体也受科里奥利力的作用。 的运动物体也受科里奥利力的作用。 r 南半球的情况相反 ω r (北) 北 ω r r 北半球 r r r ω f r v′ C 左岸 ′⊗ fC 右岸 v r
d. 科里奥利力的例子 4. 落体偏东 物体从高处自由下落， 物体从高处自由下落，所受科里奥利力的方向不论 在南北半球均向东，因此使落点偏东。 显然， 在南北半球均向东，因此使落点偏东。 显然，赤道上 这一效应最大，两极没有此效应。 这一效应最大，两极没有此效应。
r r r fC = 2m v′ ×ω
( y′)
11
r r r fC = 2m v′ ×ω 易得t 易得 时刻总的惯性力为 r r r r r r r r f惯 = m a′ = 2 m v ′ × ω + rω 2 (sinθ i ′ + cosθ j ′) ω = ω k ′ r r r r 2r r = 2 m v ′ × ω + rω er ′ v ′ = v x′ i ′ + v y′ j ′ r r r 惯性离心力 科里奥利力 a ′ = a x′ i ′ + a y′ j ′ a x′ = 2v′ω cos(ω t ) ( y′) − v′tω sin(ω t ) a y′ = −2v′ω sin (ω t ) ( t 时刻 时刻) θ − v′tω 2cos(ω t ) y (O′) O r r v′ A vx′ = dx′ = v′ sin(ω t) + v′tω cos(ω t) θ dt dy′ ′ vy′ = = v cos(ω t) − v′tω sin(ω t) (x′) dt x
科里奥利力
应用
气体质量流量计
•
质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动
中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量
管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受
到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道
中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量
和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而
通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其
质量流量。 应用相同原理的还有粉体定量给料秤，
在这里可以将粉体近似地看作流体处理。
应用
• 2 陀螺仪 • 旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线
运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到 的科里奥利力可以进行运动的测量与控制 。 • 陀螺仪实验
fcor 2mω v
F ma
fcor称为科里奥利力
2mω v mω (ω r)
式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v'为相对于转 动参考系质点的运动速度（矢量）；ω为旋转体系的角速度 （矢量）；×表示两个向量的外积符号（ v'×ω ：大小等于 v*ω,方向满足右手螺旋定则）。
意义
1.在地球科学领域 由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因
旋转体系中质点的直线运动科里奥利力 是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象 学家科里奥利提出，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
性系中引入牛顿定律。
推导
相对于k’系做匀速运 动的点具有科里奥
科里奥利力的概念及应用
科里奥利力的概念及应用科里奥利力，又称科氏力或柯氏力，是一种在旋转坐标系中物体所受到的惯性力。
它是由于物体在旋转坐标系中运动时，由于角速度的改变而产生的一种力，与物体的质量、速度和角速度都有关。
科里奥利力广泛应用于天文学、航空航天工程等领域中，为研究和设计提供了重要的参考。
一、科里奥利力的概念科里奥利力的概念最早由法国科学家乔斯夫·科里奥利提出，他在1835年的著作《宇航学》中首次阐述了这一力的性质。
科里奥利力是一种虚假力，它并非物体所受到的直接作用力，而是由于物体在旋转坐标系中运动导致的。
在旋转坐标系中，当物体具有一定的质量和速度，并且处于非惯性系中时，科里奥利力就会出现。
这种力的大小和方向与物体的质量、速度以及旋转坐标系的角速度等因素密切相关。
二、科里奥利力的应用1. 天文学中的应用科里奥利力在天文学中扮演着重要的角色。
在旋转天体如行星、星球和恒星的大气层中，科里奥利力的作用导致了气体的运动方式和分布的变异。
例如，在地球的大气圈中，科里奥利力影响了大气运动和气旋的形成。
通过研究科里奥利力，科学家能够更好地理解地球大气层的运动规律。
2. 航空航天工程中的应用科里奥利力在航空航天工程中也具有重要的应用价值。
在高速飞行器或火箭发射过程中，由于旋转坐标系的影响，科里奥利力会对物体产生偏转作用。
工程师们可以利用科里奥利力来控制火箭的姿态，以实现精确的轨道调整和定位。
3. 物理实验中的应用科里奥利力在物理实验中也得到了广泛的应用。
例如，在旋转科里奥利力实验中，通过将液体装置放置在旋转平台上，可以观察到自由液体表面出现湾曲的现象。
这一现象是由于液体中微小的惯性力引起的，通过实验可以研究流体的运动特性和物理规律。
4. 导航系统的应用科里奥利力在全球卫星导航系统（如GPS）中也有着重要的应用。
由于卫星的运行速度非常快，存在着不可忽视的科里奥利力的影响。
因此，在导航系统的设计中，科里奥利力的作用必须被纳入考虑，并在计算中进行修正，以确保导航的准确性。
科里奥利力的计算公式
科里奥利力的计算公式科里奥利力是一种在旋转参考系中出现的虚拟力，在物理学中有着重要的地位。
要理解科里奥利力，咱们得先从它的计算公式说起。
科里奥利力的计算公式是：F = -2m（ω×v）。
这里的 F 表示科里奥利力，m 是物体的质量，ω 是旋转参考系的角速度，v 是物体相对于旋转参考系的速度，而“×”表示矢量叉乘。
为了让大家更清楚这个公式，我给您讲个事儿。
有一次，我在公园里看到一个有趣的现象。
公园里有一个大型的旋转木马，很多小朋友在上面玩儿得不亦乐乎。
我就在旁边观察，突然发现一个小朋友扔出了一个小皮球。
从我们静止在地面上的人的视角看，这个小皮球的运动轨迹很奇怪，它不是直线，而是有一点点弯曲。
这就让我想起了科里奥利力。
就像这个旋转木马上的情况，木马在旋转，就相当于一个旋转参考系。
小朋友扔出的小皮球的速度 v 与旋转木马的角速度ω 相互作用，就产生了科里奥利力，让小皮球的运动轨迹发生了弯曲。
咱们再深入看看这个公式里的每个量。
物体的质量 m 很好理解，就是物体本身的“重量”。
角速度ω 呢，它描述了旋转参考系旋转的快慢。
想象一下地球的自转，地球自转的角速度就决定了很多大气环流和洋流的运动方向。
速度v 是物体在这个旋转参考系中的相对速度。
比如说，在地球上，风从一个地方吹向另一个地方，这个风的速度就是相对于地球这个旋转参考系的速度。
科里奥利力在很多实际的现象中都起着关键作用。
比如在北半球，河流冲刷河岸的时候，右侧的河岸往往受到更强烈的冲刷。
这就是因为河水流动的速度和地球自转的角速度相互作用，产生了科里奥利力，导致了这样的现象。
还有台风的旋转方向。
在北半球，台风通常是逆时针旋转的，而在南半球则是顺时针旋转。
这也是科里奥利力在“搞鬼”。
在日常生活中，我们可能不会直接用到科里奥利力的计算公式去计算什么具体的数值，但了解它能帮助我们更好地理解这个世界。
就像在公园里看到的那个小朋友扔出的小皮球，一个小小的现象背后，其实隐藏着深奥的科学原理。
科里奥利力的名词解释
科里奥利力的名词解释科里奥利力是一种在物理学中常被提及的现象，它是指自由流动的物体在旋转参考系中所受到的一种力。
科里奥利力最早由法国物理学家科里奥利（Gaspard-Coriolis）在19世纪提出，他的早期研究是关于流体，尤其是液体和气体的运动。
科里奥利观察到在旋转参考系中，流体在水平方向上受到的力会导致流体沿着曲线运动，而不仅是沿着直线运动。
他将这种力称为科里奥利力，并开始研究其对其他物体的影响。
科里奥利力的产生是由于旋转参考系中的非惯性力。
在非惯性参考系中，由于旋转的运动，物体的速度和方向都在不断变化。
科里奥利力作为一个视觉上看似恒定的力，是由于速度和方向变化的结果。
这一理论被广泛应用于天文学、地理学、天气预报、工程学等领域。
科里奥利力对大气和海洋运动的影响是十分显著的。
地球自转引起了科里奥利力的产生，这在地理学中被用来解释全球大气循环和洋流运动。
在北半球，自转导致科里奥利力的方向垂直于物体的速度且向右偏转；而在南半球，科里奥利力的方向则向左偏转。
这解释了为什么北半球的气旋会顺时针旋转，而南半球的气旋会逆时针旋转。
科里奥利力在天文学中也有重要的应用。
当观察者位于旋转的天体上时，科里奥利力会导致一种称为科里奥利效应的现象。
科里奥利效应的一个明显体现是在行星和卫星的表面上，看起来物体的运动路径会弯曲。
这是由于观察者自身所处的运动参考系的旋转所致。
此外，科里奥利力还在工程学和技术领域起到了重要作用。
例如，在旋转的机械设备中，科里奥利力会对物体的运动轨迹产生影响。
这往往需要工程师们进行合理的设计和调整，以保证设备的稳定运行。
尽管科里奥利力在物理学中有广泛的应用，但它并非是一个直观易理解的概念。
这是由于科里奥利力是与参考系中的运动相关的，并且在日常生活中我们很少接触到旋转参考系。
因此，理解科里奥利力需要对相对运动和非惯性参考系的概念有一定的认识。
总的来说，科里奥利力是旋转参考系中流动物体所受到的力的一种表现。
科里奥利力
ω
ω
ω
fc = 2mυ ′ × ω
ω υ′
fc
12
一般表示式： 一般表示式：
′ × ω + mω 2 r = ma′ F + 2mυ
惯性力： 惯性力：
Fi = 2mυ ′ × ω + mω r
2
则有： 则有：
F + Fi = ma ′
在非惯性系中， 在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯 性力后，就可形式上使用牛顿定律。 性力后，就可形式上使用牛顿定律。
3
讨论
科氏力： 科氏力：
fc = 2mυ ′ × ω
1、科里奥利力的特征 、 1）与相对速度成正比 ） 相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现 只有在转动参考系中运动时才出现 运动 2）与转动角速度一次方成正比 ） 转动角速度一次方成正比 当角速度较小时 科氏力比惯性离心力更重要 当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要 较小 比惯性离心力 3）科氏力方向垂直相对速度 ）科氏力方向垂直 垂直相对速度 该力不会改变相对速度的大小 4）科氏力在地球上的表现 ）科氏力在地球 地球上的表现
11
2mυ ′ω
′2 v 2 F − 2m v ′ω − mr ω = m r
在非惯性系中牛二的形式
推广到一般表示式： 推广到一般表示式： 首先引入角速度矢量 首先引入角速度矢量 角速度矢量方向： 角速度矢量方向： 四指绕物体旋转方向， 四指绕物体旋转方向， 拇指的指向就是角速度的方向。 拇指的指向就是角速度的方向。
将惯性系（地面 ） 将惯性系（地面S）中的牛二定律式
v ′2 F =m + 2m v ′ω + mr ω 2 r
质量流量计原理：科里奥利力
科里奥利力科里奥利力（英语：Coriolis force，简称：科氏力）是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
概述认识历史旋转体系中质点的直线运动科里奥利力是以牛顿力学为基础的。
1835年，法国气象学家科里奥利（Gaspard-Gustave Coriolis）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。
物理学中的科里奥利力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。
如右图所示，当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。
立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力。
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:式中为科里奥利力；m为质点的质量；为质点的运动速度；为旋转体系的角速度；表示两个向量的外积符号。
科里奥利力与科里奥利加速度的关系通常，在惯性系中观察到的科里奥利加速度，其中为圆盘转动的角速度矢量，为质点所具有的径向速度。
可见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。
科里奥利力原理
质点在均匀转动参照系中作相对
径向运动时，受到的真实力由三部分
组成，即惯性离心力、向心摩擦力和
科里奥利力。
科里奥利力是沿切向的。
科里奥利力的矢量表达式为：Fc=-2mω×v’，
式中ω为转动角速度，v’为相对速度，m为质量。
由于质点是在均匀转动参照系中作径向运动，角速度ω不变，质点在任意一位置上的相对速度v’为确定值（且不受质量影响）。
因此表达式中科里奥利力Fc的量值变化只与质量相关。
因此，通过精确测量Fc的量值即可获得物料的准确流量。
Fc=-2mω×v’
根据物体在均匀转动参照系中运动时受到科里奥利力作用的描述，科氏秤内设有测量盘，测量盘上径向分布数块测量叶片，测量盘在电机驱动下匀速回转。
需计量的物料落到测量盘中心，经过分料锥改变流向后，被叶片捕获，在离心力的作用下沿叶片向外缘运动。
在运动过程中，物料受到了径向的摩擦力Ｆｒ和反向的离心力Ｆｘ，以及沿切向的科氏力Ｆｃ的作用，Ｆｃ引起一个反作用运动力矩Ｍ，而Ｆｒ、Ｆｘ对驱动轴不会产生反作用力矩。
通过测量科里奥利力Ｆｃ对测量盘的作用力矩即可获得物料的质量流量。
•M = m·ω·R²。
科里奥利力的工作原理
科里奥利力的工作原理科里奥利力（Seebeck Effect）是一种热电效应，指的是当两个不同材料的接触处存在温度梯度时，会产生电压差。
这一现象是由德国物理学家托马斯·约翰·安德烈斯·科里奥利于1821年发现的，因此得名。
科里奥利力的工作原理涉及材料内部的电子和热运动，以及电子间的能量传递过程。
首先，科里奥利力的产生需要有两个不同材料组成的热电偶。
热电偶由两种导电性能不同的材料组成，一端为P型半导体，另一端为N型半导体。
这两种半导体之间通过金属连接起来，构成了热电偶的电回路。
当热电偶的两端存在温度差时，热量会从高温一侧通过热传导逐渐传递到低温一侧。
这个过程中，热电子和液体电子在半导体中的传输方向也会有所不同。
在P 型半导体中，热电子是自由电子，沿着温度梯度由高温向低温方向传输。
而在N 型半导体中，液体电子是多子激发，沿着电荷梯度由低温向高温方向传输。
当自由电子和液体电子在金属连接处相遇时，由于P型半导体中电子的能量高于N型半导体中的电子，会发生能量传递的过程。
这种能量传递导致了电子在接触处的能量差异，从而产生电压差。
这个电压差就是科里奥利力。
科里奥利力的大小与材料的性质、温差的大小有关。
一般来说，材料的热导率越小，科里奥利力越大。
此外，温差越大，科里奥利力也越大。
利用科里奥利力可以实现热电偶的应用，例如温度测量。
当热电偶的两端温度不同时，产生的电压差可以用来测量温差的大小，从而得到温度信息。
热电偶广泛应用于工业自动化、实验室仪器等领域。
此外，科里奥利力也与热电效应和热电材料有关。
热电效应是指材料中的电流与温度之间的关系，其中包括了科里奥利力效应。
而热电材料是具有良好热电性能的材料，可以将热能转化为电能或者将电能转化为热能。
热电材料的研究和应用对于实现能源转换和节能减排具有重要意义。
总结起来，科里奥利力是一种热电效应，通过温度梯度引起的电子和热子的传输过程，形成了电压差。
科里奥利力
科里奥利力的公式：F=2m×v×ω， 其中m为物体质量，v为物体速度， ω为地球自转角速度。
科里奥利力的产生条件：物体在地 球表面运动时，由于地球自转，相 对于地球静止的参考系，物体受到 的科里奥利力不为零。
产生条件
地球自转
相对运动
参考系的选择
科里奥利力的计算公式
科里奥利力的方向
科里奥利力方向的确定方 法
科里奥利力影响地球板块运动， 导致地震、火山等地质灾害的 发生。
在气象学中的应用
风向偏转：科 里奥利力影响 下，北半球的 风向右偏转， 南半球的风向
左偏转
气旋运动：科 里奥利力影响 下，气旋（如 热带气旋、温 带气旋）在北 半球逆时针旋 转，南半球顺
时针旋转
季风形成：科 里奥利力影响 下，冬季风从 高纬度吹向低 纬度，夏季风 从低纬度吹向
推动地球科学进 步：科里奥利力 在地球科学研究 领域的应用，有 助于深入理解地 球气候变化、洋 流运动等现象， 推动地球科学进 步。
促进跨学科研究： 科里奥利力的研 究涉及到物理学、 数学、工程学等 多个学科领域， 对促进跨学科研 究具有重要意义。
在地球科学中的研究价值
揭示地球自转对气 候和环境的影响
科里奥利力的概念、产 生条件、应用和影响
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 科 里 奥 利 力 的 应 用
02 科 里 奥 利 力 的 基 本 概念
04 科 里 奥 利 力 的 影 响
05 科 里 奥 利 力 的 研 究
价值和发展前景
Part One
单击添加章节标题
Part Two
科里奥利力的物理理解、推导与加速度变换
科里奥利力的物理理解、推导与加速度变换一、科里奥利力的物理理解1. 科里奥利力是指在旋转参考系中，物体偏离直线运动轨迹时所受到的一种偏向力，它的存在是由于旋转参考系中存在向心加速度而产生的。
2. 当一个物体在旋转参考系中运动时，在物体看来会出现一种向外的偏离力，这种力就是科里奥利力。
科里奥利力的方向垂直于向心加速度的方向，并且与速度的方向垂直。
3. 科里奥利力的存在使得在旋转参考系中观察物体的运动会发生偏离，这是因为该力对物体的轨迹产生了影响，需要进行特殊的修正。
二、科里奥利力的推导1. 科里奥利力的推导可以从牛顿定律出发，考虑在旋转参考系中物体对于外界的受力情况，利用受力的平衡条件得到科里奥利力的表达式。
2. 在推导中需要注意将外力和惯性力分开考虑，将视角切换到旋转参考系中，详细分析物体在旋转参考系中的运动规律。
3. 通过分析旋转参考系中的加速度和速度，利用牛顿定律和向心加速度的关系，推导出科里奥利力的表达式。
三、加速度变换与科里奥利力1. 在惯性参考系中观察物体的运动时需要考虑科里奥利力的影响，由于被观察物体实际上是在旋转参考系中运动，因此需要将旋转参考系中的加速度进行转换。
2. 通过进行加速度的转换，可以得到物体在惯性参考系中的真实运动状态，同时可以将科里奥利力纳入到运动方程中，使得运动规律更加完备。
3. 加速度变换过程中需要考虑旋转参考系和惯性参考系之间的相对运动关系，将旋转参考系中的加速度转换为惯性参考系中的加速度，从而对物体的运动状态进行准确描述。
结论科里奥利力是旋转参考系中的一种特殊力，对于物体在旋转系统中的运动轨迹有重要影响。
通过物理理解、推导和加速度变换的方法，可以充分理解科里奥利力的本质和作用，从而更加准确地描述物体在旋转系统中的运动规律。
掌握科里奥利力的相关知识，对于深入理解力学和动力学有着重要的意义。
四、科里奥利力的应用1. 科里奥利力的存在对于一些日常生活中的现象和工程应用具有重要意义。
科里奥利力
r* r r 考虑到方向 F = 2mvr ×ω K
——科里奥利力 科里奥利力
科里奥利力（不做考试要求） §3.5.3 科里奥利力（不做考试要求）
1. 定性说明 效应一： 效应一：
ωO A BBiblioteka C C1ωO A´
C2
C3
C3´ B´ C2´ C1´ C
(1)物体相对地面沿直线 物体相对地面沿直线OABC运动 物体相对地面沿直线 运动
(2)物体相对转盘沿曲线 ´ B´C3´ 运动 物体相对转盘沿曲线OA 物体相对转盘沿曲线
效应二： 效应二：
ω ω
O A´ B´ C´ (1)物体相对转盘沿直线 物体相对转盘沿直线OA’B’C’运动 物体相对转盘沿直线 运动
O A B C
(2)物体相对地面沿曲线 (2)物体相对地面沿曲线OABC 运动 物体相对地面沿曲线OABC
圆盘以匀角速率沿铅直轴转动，盘心有一光滑小孔， 圆盘以匀角速率沿铅直轴转动，盘心有一光滑小孔，沿半径方向有光 滑槽，其中放置一小球，用细线相连，线的另一端穿过小孔， 滑槽，其中放置一小球，用细线相连，线的另一端穿过小孔，可控制 小球在槽中做匀速运动，且沿槽向外运动， 小球在槽中做匀速运动，且沿槽向外运动，问（1）相对于地面的惯 ） 性系小球的运动轨迹 性系小球的运动轨迹 （2）相对于圆盘的非惯性系小球的运动轨迹 ） 物体相对惯性系作曲线运动，表明物体必受真实力作用 物体相对惯性系作曲线运动，表明物体必受真实力作用. 物体所 受真实力与物体所受惯性力大小相等、方向相反。 受真实力与物体所受惯性力大小相等、方向相反。
圆盘以匀角速率沿铅直轴转动，一炮筒位于圆心随圆盘一起转动， 圆盘以匀角速率沿铅直轴转动，一炮筒位于圆心随圆盘一起转动，炮 筒发射炮弹，炮弹以匀速率前进，不计一切阻力，也不考虑重力， 筒发射炮弹，炮弹以匀速率前进，不计一切阻力，也不考虑重力，问 （1）相对于地面的惯性系炮弹的运动轨迹 （2）相对于圆盘的非惯性 ）相对于地面的惯性系炮弹的运动轨迹 ） 系炮弹的运动轨迹
大学物理科里奥利力
1.离心力
在匀速转动的参考系上考察一个静止物体
转盘相对惯性系的加速度是
a0
2rrˆ
则物体的惯性离心力为
rˆ
m
m 2r
m 2r
fi
ma0
m2rrˆ
1
2 . 科里奥利力 Coriolis force 相对转动参考系运动的物体， 除受到离心力外， 还受到一个力 ，称科里奥利力。 表达式为：
r
推广到一般表示式：
首先引入角速度矢量
角速度矢量方向：
在非惯性系中牛二的形式
四指绕物体旋转方向，
拇指的指向就是角速度的方向。
科氏力：
fc
2m
fc
10
一般表示式：
F
2m
m
2
r
ma
惯性力：
Fi
2m
m2r
则有：
F
Fi
ma
在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯 性力后，就可形式上使用牛顿定律。
11
fc
2m
推导见后
2
讨论
科氏力：
1、科里奥利力的特征
fc
2m
1）与相对速度成正比
只有在转动参考系中运动时才出现
2）与转动角速度一次方成正比
当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要
3）科氏力方向垂直相对速度
该力不会改变相对速度的大小
4）科氏力在地球上的表现
3
r
科里奥利质量流量计的测量原理
科里奥利质量流量计的测量原理
科里奥利质量流量计是一种基于科里奥利力的原理测量流体质量流量的仪器。
其测量原理如下:
1. 科里奥利力的原理
科里奥利力是一种惯性力,当流体流经管道时,如果管道发生突然变窄或弯曲,流体会偏离原来的流动方向,从而产生一股离心力。
这股力就是科里奥利力。
2. 测量原理
科里奥利质量流量计通常由一个带有流量整流装置的进口段、一个测量管和一个出口段组成。
测量管中安装有一个障碍物,称为科里奥利元件或测量元件。
当流体流经测量管时,流体会绕过科里奥利元件,从而产生科里奥利力。
这股力作用于测量管上,使管道发生微小的形变。
3. 测量过程
科里奥利质量流量计利用应变传感器测量管道形变的程度。
管道形变的程度与流体的质量流量成正比。
通过测量管道形变,并将其与已知的标定数据进行比较,就可以确定流体的质量流量。
4. 优点
科里奥利质量流量计具有以下优点:
- 测量准确度高,重复性好;
- 对流体物性变化不敏感,可测量各种流体;
- 无移动部件,结构简单,维护方便;
- 压力损失较小,能耗低。
科里奥利质量流量计广泛应用于石油、化工、食品、制药等行业,是测量质量流量的理想仪器。
科里奥利力
南左北右
在南半球这个“力”使得子弹偏左， 在北半球这个“力”使得子弹偏右。
Thank You！
科里奥利力
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科里奥利
2
3 4
科里奥利力的发现
科里奥利力的影响
科里奥利力的应用
1835年，科里奥利着手从数学上和实验上研究自旋 表面上的运动问题。地球每24小时自转一周。赤道 面上的一点，在此时间内必须运行25，000英里， 因此每小时大约向东运行1，000英里。在纽约纬度 地面上的一点，一天只需行进19，000英里，向东 运行的速度仅约为每小时800英里。由赤道向北流 动的空气，保持其较快的速度，因此相对于它下面 运动较慢的地面而言会向东行。水流的情况也是一 样。因此，空气和水在背向赤道流动时好像被推向 东运动，反之会向西运动,这样会形成一个圆!推动 它们运动的力就称为科里奥利力。这种力不是真实 存在的!只是"惯性"这种性质的表现而已.正是这种" 力"造成了飓风和龙卷风的旋转运动。研究大炮射 击、卫星发射等技术问题时，必须考虑到这种力。
信风与季风
地球表面不同纬度的地区接受阳光照射的量不同，从而影响大气 的流动，在地球表面延纬度方向形成了一系列气压带，如所谓“极地高 气压带”、“副极地低气压带”、“副热带高气压带”等。在这些气压带压 力差的驱动下，空气会沿着经度方向发生移动，而这种沿经度方向的 移动可以看作质点在旋转体系中的直线运动，会受到科里奥利力的影 响发生偏转。由科里奥利力的计算公式不难看出，在北半球大气流动 会向左偏转，南半球大气流动会向右偏转，在科里奥利力、大气压差 和地表摩擦力的共同作用下，原本正南北向的大气流动变成东北－西 南或东南－西北向的大气流动。 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。当然， 这也必须牵涉到海陆比热差异所导致气压的不同。 科里奥利力使得季风的方向发生一定偏移，产生东西向的移动因 素，而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。
科里奥利力
科里奥利力（Coriolis force）有些地方也称作哥里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。
物理学中的科里奥利力在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿著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。
如上图所示，当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。
立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线,这个力就是科里奥利力。
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:F = 2m v'×ω式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v'为相对于静止参考系质点的运动速度（矢量）；ω为旋转体系的角速度（矢量）；×表示两个向量的外积符号（ v'×ω ：大小等于v*ω*sinθ ,方向满足右手螺旋定则）。
科里奥利力的数学推导科里奥利力实际上是不存在的，是由于人处在转动系中时所认为的匀速直线运动与惯性系中的匀速直线运动不同所致。
对于转动系中的人来说，匀速直线运动是指物体相对于转盘的速度不变的运动。
而对于在惯性系中的人来说，匀速直线运动是指相对地面速度不变的运动。
于是可以通过按照两个参考系的匀速直线运动的标准分别计算极短时间dt内的位移，然后再在转动系中分析这两个位移的差异，进而求出科里奥利力。
3-6-2科里奥利力
Fc = 2mv × ω
ω
Fc
科里奥利力特点：
v
(1)无施力者，但在非惯性参考系中， 这一力也可以感受到，观察到。
(2)垂直于质点相对于非惯性系的
速度，因此科氏力不作功。它不 断改变 v的方向，但不改变 v的 大小，使轨迹弯曲呈圆弧形。
运动物体会由于地球的自转而
受到科里奥利力的作用的现象。
大学物理学
科里奥利力
如果物体相对转动参考系S '以速率v '运动
在 S系 向心加速度
S
ω
T = m v2 = m (v' + rω )2来自S T'∴
r
r
T − mrω 2 − 2mv'ω
= m v' 2
r
离心力
r
科里奥利力(Coriolis′force)
在 S '系，除了受离心力还受到另一种惯性力
T + Fi + Fc = 0 符合牛顿第二定律
演示实验3-6科氏力演示.wmv
大学物理学
Fc = 2mv × ω
1.落体偏东； 地面参考系中看物体从高
ω Fcω
v
处自由下落，所受科里奥利
力的方向不论在南北半球均
向东，因此使落点偏东。两 极没有此效应。
2.北半球的河流都是右岸比较陡峭，
左岸比较平缓。
(3)强热带风暴 ---是科里奥利力效应的结果。
在热带低气压中心附近形成的，
当外面的高气压空气向低气压中心
涌入时，由于科氏力的作用，气流
的方向将偏向其速度的右方，在北
半球从高空望去是沿逆时针方向旋
转的涡旋。若在南半球，涡旋为顺 北半球的一次强热带
科里奥利力原理
科里奥利力原理科里奥利力原理，又称作科里奥利效应，是指地球自转引起的一种惯性力，它会影响物体在地球表面上的运动轨迹。
这一原理是由法国物理学家科里奥利在1835年首次提出的，他观察到自由转动的物体在地球自转的影响下会出现偏转的现象，从而得出了这一原理。
科里奥利力原理的具体表现是，当物体在地球表面上做直线运动时，由于地球自转的影响，物体的运动轨迹会产生偏转。
具体来说，如果物体沿着北半球的纬度方向运动，它会受到向右偏转的科里奥利力；而在南半球，物体则会受到向左偏转的科里奥利力。
这一现象在地球表面上的大气环流、海洋洋流、风向等方面都有着重要的影响。
科里奥利力原理的产生是由地球自转引起的，地球自转的角速度在赤道上最大，而向两极逐渐减小。
因此，在地球表面上，科里奥利力的大小与物体所处的纬度有关，纬度越高，科里奥利力越大。
这一原理的存在使得地球上的自然现象呈现出了许多有趣的现象，例如气旋的旋转方向、海洋洋流的流向等。
科里奥利力原理在现代科学中有着广泛的应用，特别是在气象学和海洋学领域。
在气象学中，科里奥利力原理解释了地球自转对气旋方向的影响，使气象学家能够更准确地预测气旋的路径和发展趋势。
在海洋学中，科里奥利力原理解释了地球自转对海洋洋流的影响，有助于科学家更好地理解海洋环流系统。
除此之外，科里奥利力原理还在航天领域有着重要的应用价值。
在航天器发射和轨道设计中，科学家需要考虑地球自转对航天器轨道的影响，科里奥利力原理的存在使得航天器的轨道设计更加精确和可靠。
总之，科里奥利力原理是地球自转产生的一种惯性力，它对地球表面上的物体运动轨迹有着重要的影响。
这一原理在气象学、海洋学和航天领域都有着广泛的应用，对于我们更好地理解和利用地球自然现象具有重要意义。
通过深入研究和理解科里奥利力原理，我们可以更好地认识地球自然环境，推动科学技术的发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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力，它影响了地球上的流体运动。例如台风的气 体环流图就需要科里奥利力来解释。
关于河流冲刷河岸
•
• 在平时作题时科里奥利力经常被遗漏，应
给予相应的重视。
• 科里奥利力在地球上有以下的表现：
• （1）地面上北半球河流冲刷右岸，火车对
右轨的偏压较大。（在南半球，则对左岸 和左轨作用大。）
• （2）自由落体因受科里奥利力的作用，会
向东偏斜。
• 在北半球的单摆由于受科里奥利力的作用，摆球
轨迹每次都向运动方向的右方偏斜，最后使摆平 面沿顺时针方向转动。根据这一原理制成的傅科 摆，直接证明可地球在自转。
• 为突出科里奥利力，我们选此非惯性系为
地球。
• 地球不是严格的惯性系。
• 它公转并且自转。根据测量，它的公转加速度为
5.9*10^-3米/秒^2，而自转加速度为3.4*10^-2 米/秒^2。因此在这里我们忽略地球公转。
• 对于地球自转，公式（1）中的a约为0，D/Dt约
为0，相对很小，科里奥利力>>惯性离心力。Fi 约为科里奥利力，所以在地球上科里奥利力非常 重要，特别在一些大尺度问题上。
科里奥利力
对于地球大尺度问题 很关键的虚拟力
• 在《力学》中有许多高中时期我们未涉及
或理解错误的知识，而正是这些知识给了
我们很多的乐趣，引起了我们的好奇心。 科里奥利力就是其中一例。
• 科里奥利力涉及了高中时不太涉及的惯性
虚拟力，并且是直线运动和转动运动的综 合产物，而我们在高中时是不讨论两者综 合的情况的。
• 由于高中的影响，我们很注意惯性离心力，
而常常忽视科里奥利力。但当参考系的转 动角速度较小时，科里奥利力比离心力更 重要。
• 在一个非惯性系中，我们定义虚拟力fi为： • fi=-ma -2m*v -m*(*r)- m D/Dt*r（1）
• 公式中的每一项分别代表平移惯性力，科
里奥利力，惯性离心力和由于转动参考系 角速度的变化而产生的惯性力。