科氏加速度与科氏惯性力实验
立体两功能科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述
立体两功能流体科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述摘要：本文阐述了科氏加速度理论推导的三种方法.介绍了目前国内各高校设计制作的各种科氏加速度实验仪及其特点和创新点。
论述了立体两功能流体科氏加速度实验仪的设计制作方法及基本技术参数，并依据实验结果对科氏定理的进行了分析和论证，用实验直观的演示了各种科氏惯性力的作用结果，为科氏惯性力理论的建立提供了实验演示仪器。
关键词:科氏惯性力；实验仪；设计；制作The manufacture of stereo and twofunctional fluid Coriolis inertial forceexperimental instrument——Formula and design method ABSTRACT:This paper describes three methods of theoretical derivation of the Coriolis acceleration. Domestic colleges and universities design Coriolis acceleration experiment instrument and its features and innovation. Discusses the three-dimensional two-function fluid Coriolis acceleration experimental instrument design methods and basic technical parameters, based on experimental results were analyzed and the theorem of Coriolis argument, intuitive experiments demonstrated the role of the various Coriolis inertial force provide an experimental demonstration instrument for the establishment of the Coriolis inertial force theory.KEY WORDS: Corioles inertial force; experimental instrument; design; manufacture目录1.前言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2科氏加速度的发现及科氏惯性力对人类生活的现象 (1)1.3本次毕业设计的目的和现实意义 (3)2.科氏加速度的概述 (5)2.1科氏加速度的产生 (5)2.2科氏加速度的理论推导 (6)2.3科氏加速度的判别方法 (9)3.科氏加速度演示仪的种类 (11)3.1国内其他兄弟院校科氏加速度实验情况介绍 (11)3.2我院自主设计制作的科氏加速度演示仪 (12)4.立体两功能流体科氏惯性力实验仪 (22)4.1工作原理 (22)4.2整体结构设计 (22)4.3实验仪的技术参数 (24)4.4实验步骤及现象 (24)参考文献 (29)致谢 (30)外文翻译 (31)中文译文 (38)附件 (43)1.前言1.1问题的提出《理论力学》对机械工程专业是一门重要的、理论性较强的技术基础课。
科氏加速度
5.傅科摆：地球的自转对单摆的运动也会产生影响，单 摆的振动平面将顺时针方向不断偏转。傅科1851年在巴 黎的教堂第一次用摆长达67m，摆球为直径略大于30m的 铁球，质量为28kg，单摆振动时所画出的随圆长轴等于 3m，摆的振动周期为16s，而随圆旋转的周期则为32h。 在历史上，傅科以此第一次显示了地球的自转。
地球自转引起水流的科氏惯性力，水流的科氏惯性力冲刷河流 右岸（北半球）．
柏而定律图示
2.大气环流：大气运动的能量来源于太阳辐射， 气压梯度力是大气运动的源动力。全球共有赤道 低压带，南、北半球纬度30°附近的副热带高压 带，南、北半球纬度60°附近的副极地低压带， 南、北半球的极地高压带等七个气压带。气压带 之间在气压梯度力和地转偏向力的作用下形成了 低纬环流圈、中纬环流圈和高纬环流圈。由于受 地转偏向力的作用，南北向的气流却发生了东西 向的偏转。北半球地面附近自北向南的气流，有 朝西的偏向。在气压带之间形成了六个风带，即 南、北半球的低纬信风带，南、北半球的中纬西 风带，南、北半球的极地东风带。
关于科里奥利力
PB04203141 朱坤战
在转动参考系内 作匀速运动的质 点，除受惯性离 心力个，还受另 一种虚拟力—— 科里奥利力。
科里奥利 1792---1843
引例
我们先从一个简单的例子说起。如图： 设在以角速度ω沿逆时针方向转动的水 平圆盘上，有A，B两点，O为圆盘中心， 且有OA>OB，在A点以相对于圆盘的速 度V沿半径方向向B点抛出一球。如果 圆盘是静止的，则经过一段时间 △t=（OA－OB）/V 后，球会到达B，但结果是球到达了B 转动的前方一点B’，对这个现象可如下 分析，由于圆盘在转动，故球离开A的 时，除了具有径向速度V’外，还具有切 向速度V1，而B的切向速度为V2，由于 B的位置靠近圆心，所以V1＞V2，在垂 直于AB的方向上，球运动得比B远些。 这是在盘外不转动的惯性系观察到 B B‘ A O
理论力学创新实验
的确定
摩擦因素
9
高速转子动平衡测 对高速转子进行动平
试实验
衡校准
2人
2 提高 选做
10
转动刚体动反力测 测量转动刚体的静反
试
力和动反力
2人
2 提高 选做
11
用自由衰减振动法 测定单自由度振动 系统的阻尼比
用自由衰减振动测定 单自由度阻尼比
1 提高 选做
用半功率点法测定
12 单自 由度振动系统
1 提高 选做
25
走钢丝的平衡问题 分析
个人或 小组
研究 选做
26
玉米摘穗装置设计 原理及分析
个人或 小组
研究 选做
27
万能铁皮钳的原理 分析及改进设计
个人或 小组
研究 选做
28
杠杆原理应用的典 范-大力钳
个人或 小组
研究 选做
29
推土机机构运动分 析
个人或 小组
研究 选做
30
起重机机构运动分 析
个人或 小组
31
2人
改变三线摆扭转角、测 2 人
实验 时数
2 2 1 1
2
2 2
实验 类型
基本
必做 选做
必做
基本 必做
基本 必做
基本 必做
提高 选做
提高 选做 提高 选做
备注
动 惯 量 量 测精 度 影 量试件的转动惯量
响
自行车轧皮与车圈 测量晴天和雨天的自
8 之间的动摩擦因数 行车轧皮与车圈的动 2 人
2 提高 选做
46
单式动力吸振器的 吸振实验
个人或 小组
47
复式动力吸振器的 吸振实验
个人或 小组
对科氏力与科氏加速度的理解(WLEI)
对科氏力与科氏加速度的理解从字面意思来看，一般人很容易认为科氏力是导致科氏加速度的原因，然而这却是一个十分错误的理解。
实际上科氏力与科氏加速度本质上是没有联系的，如果硬说有联系，也无非是二者的方向恰好相反而已。
下面我将对这两个概念进行具体阐述。
科氏力：科氏力是一种本质上不存在的力，就像离心力一样，没有施力物体。
它的提出主要是为了说明一种运动现象，以便于对该运动进行分析和计算。
那么科氏力要说明的一种运动现象是什么样的呢？假设一个旋转的圆盘在做定轴转动，圆盘上的一个小球在惯性空间中作直线运动，那么小球的运动相对于圆盘坐标系就是在做曲线运动，则在圆盘坐标系里为了解释这种曲线运动是如何产生的，于是便引入了科氏力的概念。
设小球的质量为m ，惯性空间速度为V ，圆盘转速为ω，则科氏力可表示为 =2()F m V ω⋅⨯科括号内表示V 与ω的矢量积，方向按右手坐标系判定。
科氏加速度：科氏加速度是由于作直线运动的物体同时又做牵连的旋转运动而产生的。
科氏加速度本质上也没有施力物体，引入科氏加速度主要是为了解释在惯性空间坐标系里的物体运动方向和大小发生改变的现象。
设物体相对于旋转体运动速度为r V ，牵连转速为ω，那么科氏加速度可表示为=2r a V ω⨯科，方向按右手坐标系判定。
科氏力与科氏加速度的区别：（1） 二者适用的坐标系不同：科氏力适用于旋转体坐标系，而科氏加速度适用于惯性空间坐标系。
（2） 二者所用变量不同：科氏力公式中的线速度V ，是相对于惯性空间坐标系的；而科氏加速度公式中的r V ，是相对于旋转体坐标系的。
（3） 二者的公式中矢量积的两个变量的位置是相反的，故导致了方向的相反。
相关物理现象分析：1）、北半球河流的右岸比左岸侵蚀的严重：由于地球本身自转，故其就类似于一个旋转体，河流中河水类似于旋转体上小球。
在旋转坐标系中，采取科氏力的概念，由于地球是两极略扁的球体，故在北半球可近似认为旋转角速度方向指向天空，根据右手定则，科氏力的方向总在河流流向的右侧，即在科氏力的作用下，河水对右岸的冲击力比左岸的大，所以北半球河流右岸侵蚀严重。
科氏惯性力演示实验
转速 0—30 rpm
（转向可调）
转速 0—1500 rpm
（转向可调）
倾角 0—900，显示分辨率 10
当动点相对动系运动，而动系又相对静系作转动时，一般情况下就会产生 科氏加速度，可见科氏加速度是由于相对运动与牵连运动相互影响的结果。理
论上科氏加速度 ac = 2ω × vr ，式中：ω 为动系转动角速度矢量，vr 为动点的相 对速度矢量。科氏加速度大小 ac = 2ω vr sinα ，式中α 为 ω 与 vr 之间的夹角，
方向由右手规则确定。 质量 dm 的微元受到的科氏惯性力为 dFIC = −dm ⋅ aC ，其中负号表示科氏惯
性力的方向与科氏加ຫໍສະໝຸດ 度的方向相反。本演示实验就是通过调节 ω ，vr 的大小和方向，以及它们之间的夹角α 的
1
大小，全面演示在不同情况下，通过皮带的张开与靠拢来显示科氏角速度与科 氏惯性力的大小和方向。
科氏惯性力演示实验
一．实验目的
1．理解点的合成运动的有关概念，研究科氏加速度产生的机理； 2．理解惯性参考系与非惯性参考系的概念，研究科氏惯性力产生的机理；
二．实验设备
科氏加速度与科氏惯性力演示实验台（如下图），由转台驱动机构、皮带驱 动机构、转台倾角调节机构以及实验台控制系统等四部分组成。
z 转台驱动机构 z 皮带驱动机构 z 转台倾角调节机构
四．实验步骤
1．接通电源，准备实验 2．进行实验
1）调节转台转速 a. 按住▲键，转台顺时针方向转动，转台转速显示窗显示在调转速，达
到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运 动； b．按停止键，转台减速转动直至停止，转台转速显示窗显示为零； c．按住▼键，转台逆时针方向转动，转台转速显示窗显示在调转速，达 到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运 动； 2）调节皮带速度 a．按住▲键，皮带盘顺时针方向转动，皮带转速显示窗显示在调转速， 达到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的 运动； b．按住停止键，皮带减速运动直至停止，皮带转速显示窗显示为零，观察 皮带的运动； c．按住▼键，皮带盘逆时针方向转动，皮带转速显示窗显示在调转速，达 到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运动； 3）调节转台倾角 a. 按一次▲键，角度旋转 450，转台倾角旋转显示窗显示 450，观察皮带 的运动； b. 再按一次▲键，角度旋转 900，转台倾角旋转显示窗显示 900，观察皮 带的运动； c. 按一次▼键，角度返回旋转 450，转台倾角旋转显示窗显示 450，观察 皮带的运动； d. 再按一次▼键，角度继续返回 450，转台倾角旋转显示窗显示 00，观察 皮带的运动现象；
一种验证科氏加速度存在的实验装置及其动力学分析
一种验证科氏加速度存在的实验装置及其动力学分析
张松松;王伟华;岳林
【期刊名称】《南京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2017(049)006
【摘要】科氏加速度是理论力学中公认的教学重点和难点,如何将科氏加速度形象地展示出来一直是学者与高校老师追求的目标.针对这一知识点,结合地球仪的外形,巧妙地实现了小球在科氏地球仪上旋转运动和直线运动的完美结合.根据科氏加速度理论,设计转速可调的旋转平台,在平台上设置能实现不同速度的直线运动装置,小球在旋转平台上作直线运动,从而受到科氏力的作用.初始状态时,安装在运动装置内的钢球处于平衡状态;工作时,由于科氏力的作用,钢球压迫弹簧,弹簧发生变形,利用滑轮、引线和位移补偿丝杆组成的传递机构,将弹簧变形量传递到显示装置,从而显示科氏加速度的存在.与现有科氏加速度验证实验装置所不同的是,此装置结构新颖,能吸引学生深入理解和掌握科氏加速度的概念.
【总页数】6页(P833-838)
【作者】张松松;王伟华;岳林
【作者单位】南京航空航天大学机电学院 ,南京 ,210016;南京航空航天大学机电学院 ,南京 ,210016;南京航空航天大学机电学院 ,南京 ,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TH111
【相关文献】
1.关于科氏加速度与科氏力——理论力学札记之十一 [J], 梅凤翔
2.一种适用于大转动惯量固体的高加速度承载实验装置动态特性分析 [J], 王成林
3.科氏加速度的一种讲述方法 [J], 卢如模
4.哥氏加速度牵连运动为转动时点的加速度合成定理的一种解析证明 [J], 王开发
5.一种波浪能实验装置水动力学分析与优化设计 [J], 盛松伟;游亚戈;马玉久
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科式惯性力
科式惯性力地球上一切物体都会随着地球自转产生垂直于地轴的一定惯性力，最早提出并用数学证明这一现象存在的是法国科学家科里奥利。
因此这一力又被称为科式惯性力。
这里需要注意的是，这种力的方向与地球自转轴垂直，而地球上的物体所受的重力则直指地心。
也就是说这两个力之间存在一定的夹角，在赤道为0度，而在南北极夹角为90度。
我们知道，地球表面的所有物体均沿纬线方向随着地球自西向东旋转运动，因此其都受到科式惯性力作用，科式惯性力在经过该物体所处点在纬线面上。
在北半球，该力在物体所受重力线和随地球自转运动方向的偏转力，也就是有向右偏转的趋势。
而在南半球则表现为向左的趋势，这种趋势，在两极最大，在赤道为零！由于地球上的物体都在同一惯性系统内，都受到这种力的作用，因此由地球自转引起的弹着点偏差与射击的方向角无关，只要速度和射程相同，弹着点的右偏（北半球）和左偏（南半球）都是一样的。
为消除落点的偏差，发射方向应略微向左（北半球）或向右（南半球）调整，并放映在火炮的射表或瞄准具中，以保证弹着点的正确！地球每时每刻都在自转,物体在地球上直线运动的时候,其实也随着地球自转,那么运动的方向是要变化的,就是说明有加速度,这个加速度是科氏加速度,科氏加速度等于2倍的牵连角速度(这里就是地球自转的角速度)叉乘相对的速度(物体运动的速度);注意:都是矢量.那么北半球的科氏加速度是向左的,就需要外界给物体向左的力,所以北半球的河流都是右边被冲刷的很干净,而左边才形成的三角洲之类的东西,而南半球正好相反!在地球这个转动参考系中，沿径向的速度会引起切向的加速度，，叫科氏加速度，它的大小等于物体的质量乘上2倍的角速度乘上径向速度，方向嘛是通过右手螺旋定则，地球的角速度方向朝南，右手从径向速度握向角速度，大拇指方向指的就是加速度方向，而偏离的方向与加速度方向相反为了提高航天员对特殊环境因素的适应性和耐受力，需要对航天员进行航天特殊环境因素的暴露和刺激，如超重、失重、前庭器官的刺激、噪声、高低温等。
科氏加速度计算公式
科氏加速度计算公式科氏加速度计算公式，是指通过测量物体在转动过程中的加速度来计算出物体的科氏加速度的一种方法。
科氏加速度是描述物体在转动过程中受到的惯性力的一种物理量，它的大小和物体的转动速度以及转动半径有关。
科氏加速度计算公式的表达式为：a = ω × v，其中a表示科氏加速度，ω表示物体的角速度，v表示物体转动半径上的线速度。
这个公式可以用来计算物体在转动过程中受到的惯性力的大小。
下面将详细介绍科氏加速度的计算方法和相关应用。
我们需要了解物体的角速度和线速度的概念。
角速度是指物体在单位时间内绕某一轴线旋转的角度，可以用弧度/秒来表示。
线速度是指物体转动半径上某一点的速度，可以用米/秒来表示。
在计算科氏加速度时，我们需要知道物体的角速度和线速度的数值。
在实际应用中，科氏加速度计算公式常常被用于解决旋转体的运动问题。
例如，在车辆行驶过程中，车轮的旋转会产生科氏加速度，这会影响到车辆的行驶稳定性和操控性能。
为了确保行驶安全，需要对车轮的科氏加速度进行计算和分析。
科氏加速度计算公式还可以应用于天体运动的研究。
在天文学中，科氏加速度被用来描述行星或卫星绕星球或行星运动的加速度。
通过测量行星或卫星的角速度和线速度，可以计算出其科氏加速度，从而研究其运动轨迹和受力情况。
除了以上应用，科氏加速度计算公式还可以用于解决一些工程问题。
例如，在机械制造过程中，需要考虑旋转部件的科氏加速度对机械结构的影响，以确保机械设备的运行稳定性和安全性。
通过计算和分析科氏加速度，可以优化机械设计，并提高机械设备的性能和效率。
在实际应用中，科氏加速度计算公式通常与其他物理量和公式一起使用，以解决复杂的运动问题。
例如，在物体的速度、加速度、转动半径等已知的情况下，可以通过科氏加速度计算公式来计算出物体受到的惯性力的大小。
这对于研究物体的运动规律和力学特性非常重要。
科氏加速度计算公式是描述物体在转动过程中受到的惯性力的一种重要方法。
科氏加速度和科氏惯性力演示实验平台说明书
主回转传动装置设计，主要包括机械机构设计、驱动及传动参数计算、零部件设计与计算、标准件的计算与选型。
3.3.1
该装置的机械结构主要是实现主回转轴的回转运动，而主回转轴是立式安装；通过轴承安装在机身上。
1 减速电动机 2 联轴器 3 轴承 4 安装法兰
图3-3牵连运动结构图
经过计算和研究，拟计划采用减速电机直连的传动方案，采用两个圆形轴承作为主回转轴的支持轴承，减速电机采用弹性联轴器连接到主回转轴上，同时轴上端，安装法兰，便于卧式回转传动装置的连接和支撑。该方案设计简单，安全可靠。
该实验平台的机械结构如图3-1所示，大电动机（4）与主传动轴（7）通过联轴器（3）相连，主传动轴（7）与安装板（10）通过法兰盘（9）相连。小电动机（11）固定在安装板（10）上，提供偏心小球（16）运动所需要的主运动，花键轴（12）与小电动机（11）通过同步带相连，带动偏心小球（16）沿水平转动，提供水平方向的牵连运动，在科氏力的作用下，偏心小球（16）将沿花键轴（12）的轴向往返作直线运动。
机械系统的设计是围绕科氏现象运动模型展开的，该机械系统必须设计一个主回转运动和一个在主回转坐标系下的直线运动，且直线运动必须与主回转轴线垂直，而该直线运动通过一个摆幅较大的球体的回转运动替代。
图2-1机械系统运动简图
如图2-1所示，竖直方向主回转运动 ，两个卧式的回转运动 ， 产生瞬时速度 ， ，由 和 ， 合成科式力 ， ，打破滑块在旋转轴上的平衡（离心力和摩擦力的平衡），使滑块沿旋转轴向产生位移动。
根据机械系统的方案知：该装置中卧式回转传动装置中的小电机和检测电子系统供电必须采用动态持续供电技术，才能满足供电要求。
图2-5控制系统设计方案图
3
3.1
根据图2-4所示，机械结构设计主要包含如下几个部分：机身设计、主回转传动装置设计、卧式回转传动装置设计三大部分组成，同时也要考虑测控系统传感器的安装和旋转通电的问题，设计一些辅助支架。
机械原理 科氏力存在的判定
机械原理科氏力存在的判定科氏力是一种在旋转体系中产生的力。
它是根据机械原理中的科氏定理而得出的。
在本文中，我们将深入探讨机械原理以及科氏力的存在判定。
一、机械原理的概述机械原理是研究力的作用和物体运动的规律的科学理论。
它提供了一种解释物体运动的框架，并通过力的平衡和作用原理进行分析。
机械原理可以帮助我们理解各种物理现象，包括力的产生和作用，运动的轨迹以及各种机械装置的工作原理。
二、科氏力的存在判定科氏力存在的判定是一个重要的问题，在科学界引起了广泛的讨论。
科氏力是旋转体系中的一种惯性力，它的作用是使运动的物体在相对旋转体系中产生向心力。
科氏力的存在对于理解和解释旋转体系中的物体运动非常重要。
科氏力的存在判定可以通过以下几个方面进行评估：1. 旋转体系：我们需要明确讨论的是一个旋转的体系。
这可以是一个旋转的圆盘、车轮或其他旋转物体。
在这个旋转体系中存在着一个固定的坐标系，我们需要在此基础上进行分析。
2. 陀螺仪实验：陀螺仪实验是判断科氏力存在的重要实验之一。
在实验中，通过将陀螺仪置于水平旋转的平台上，我们可以观察到陀螺仪的运动会出现偏转。
这种偏转是由科氏力引起的。
通过这个实验可以验证科氏力的存在。
3. 矢量分析：利用矢量分析的方法，我们可以通过分析速度和加速度的矢量关系来判断科氏力是否存在。
在一个旋转体系中，物体的速度和加速度与非旋转体系中的运动存在一定的关系。
通过对这些矢量关系的分析，我们可以得出科氏力的存在与否。
4. 数学推导：科氏力的存在也可以通过数学推导来证明。
利用旋转坐标系下的运动方程和科氏定理，可以得出科氏力与物体的质量、速度和旋转角度等因素有关的数学表达式。
这个数学推导的过程可以进一步证明科氏力的存在。
三、个人观点和理解对于机械原理和科氏力的存在判定，我持支持的观点。
机械原理是一个重要的学科，它帮助我们理解物体运动的本质和规律。
科氏力作为机械原理的一部分，对于解释旋转体系中的物体运动非常有帮助。
科氏惯性力实验装置与实验
80力学与实践2018年第40卷科氏惯性力实验装置与实验陈建平1)王妮张彦李训涛(南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)摘要介绍了自主设计和研制的科氏惯性力实验装置的构造、原理和特点，以及据此开设的科氏惯性力实验.该仪器的研制贴近教学实际，为理论力学课程开设科氏惯性力实验提供了必要的条件.十多年的教学实践表明，科氏惯性力实验内容精彩，呈现的力学现象奇妙有趣，能够加深学生对科氏惯性力概念的理解，收到了良好的教学效果.关键词理论力学，科氏惯性力，仪器研制中图分类号：O313文献标识码：Adoi：10.6052/1000-0879-17-336科氏惯性力和科氏加速度是理论力学课程中的重要概念，也是学生学习和理解的难点，日常生活和实际工程中的许多重要力学现象都是由科氏惯性力引起的[1-2].为了使学生更好地理解和掌握科氏惯性力和科氏加速度的概念，作者自主研制了科氏惯性力实验装置，并在我校理论力学课程中开设科氏惯性力实验达十多年之久，收到了“百闻不如一见”的教学效果.其间该实验装置进行过两次较大的改进，曾获国家发明专利和实用新型专利，2016年获第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备评比一等奖，并已推广到北京大学、中国矿业大学等高校.1科氏惯性力实验装置的构造和功能图1为科氏惯性力实验装置实物图，图2为其构造图.实验装置由实验皮带、转台、三个独立的驱动机构、角度传感器、引电器、保护限位开关、控制图1科氏惯性力实验装置实物图图2科氏惯性力实验装置构造图本文于2017–09–27收到.1)陈建平，教授，研究方向为多体系统动力学.E-mail：jpchen@引用格式：陈建平,王妮,张彦.科氏惯性力实验装置与实验.力学与实践,2018,40(1):80-82Chen Jianping,Wang Ni,Zhang Yan,et al.The coriolis force experimental device and the coriolis force experiment.Mechanics in Engineering,2018,40(1):80-82第1期陈建平等：科氏惯性力实验装置与实验81仪以及支承架等组成.通过调节转台的转速和转向、实验皮带的运行速度和方向，以及转台倾角，使得实验皮带产生不同程度的分离或者靠拢，从而全面反映科氏惯性力的形成机理，演示上述参数对科氏惯性力的影响.科氏惯性力实验装置的功能如下：(1)转台的转速和转向调节功能转台调速电机与下皮带轮A同轴，并通过传动皮带驱动下皮带轮B，进而带动转动支架和转台绕铅垂轴转动.通过控制仪改变调速电机的转向和速度即可实现转台转速和转向的调节.(2)实验皮带运行速度和运行方向调节功能实验皮带调速电机、实验皮带轮A和实验皮带轮B均安装在转台上，实验皮带调速电机与实验皮带轮同轴，并通过实验皮带驱动实验皮带轮B.通过控制仪改变实验皮带调速电机的转向和速度即可实现实验皮带的运行速度和运行方向的调节功能.(3)转台倾角调节功能倾角驱动电机安装在转动支架上，并通过传动机构使转台相对转动支架转动.通过控制仪改变倾角驱动电机的转角，即可实现转台倾角的调节功能.2科氏惯性力实验由理论力学知，质点的科氏惯性力为F IC=−2mωe×v r，式中m为质点的质量，ωe为牵连角速度矢量，v r为相对速度矢量[1].因此科氏惯性力的大小为F IC=2mωe v r sinθ，式中v r=ωr R(ωr为皮带轮相对转台的角速度，R为皮带轮的半径)，θ为牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r之间的夹角，科氏惯性力的方向由矢量叉乘的右手法则确定，如图3所示.由于实验皮带具有一定的弹性，因此在图3科氏惯性力的形成原理科氏惯性力的作用下，两侧原来平行的实验皮带就会产生向外张开或向内靠拢的力学现象.2.1基本实验实验开始时，首先接通电源，打开电源开关，并按“运行”键，此时控制仪显示如图4所示.首先向“+”的一侧调节“实验皮带速度”和“转台角速度”旋钮至某一位置，这时实验皮带轮的相对角速度与转台的牵连角速度均为逆时针转向(从上向下看)，同时使“转台倾角”旋钮保持为零的位置(牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r之间的夹角θ=90◦)，此时可以观察到两侧原来平行的实验皮带向外张开的现象.这说明实验皮带上各质点的科氏惯性力向右(沿实验皮带运行的方向观察).图4开机时的控制仪显示2.2相关参数影响实验2.2.1相对速度对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，在“0”至“+”的一侧调节“实验皮带速度”旋钮，改变实验皮带相对转台的速度大小，可以看到，随着实验皮带相对速度大小的增大或减小，实验皮带向外张开的程度会相应地增大或减小.将“实验皮带速度”旋钮调至“0”的位置，则实验皮带相对转台的速度变为零，两侧的实验皮带又回到原来平行的状态.进一步地，在“0”至“–”的一侧调节“实验皮带速度”旋钮，这时实验皮带相对转台的速度方向反过来了(实验皮带轮的相对角速度从上向下看变为顺时针转向)，两侧的实验皮带也由前面的向外张开变为向内靠拢，而且随着实验皮带相对速度大小的增大或减小，实验皮带向内靠拢的程度也会相应地增大或减小.以上现象说明，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着实验皮带相对速度大小的增大(减小)而增大(减小)，当实验皮带相对速度为零时，科氏惯性力亦等于零，而科氏惯性力的方向则随着实验皮带相对速度方向的改变而改变.82力学与实践2018年第40卷2.2.2牵连角速度对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，在“0”至“+”的一侧调节“转台角速度”旋钮，改变转台的牵连角速度大小，可以看到，随着转台牵连角速度大小的增大或减小，实验皮带向外张开的程度会相应增大或减小.将“转台角速度”旋钮调至“0”的位置，则转台的牵连角速度变为零，两侧的实验皮带又回到原来平行的状态.进一步地，在“0”至“–”的一侧调节“转台角速度”旋钮，这时转台的牵连角速度变为顺时针(从上向下看)，两侧的实验皮带也由前面的向外张开变为向内靠拢，而且随着转台牵连角速度大小的增大或减小，实验皮带向内靠拢的程度也会相应地增大或减小.以上现象说明，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着转台牵连角速度大小的增大(减小)而增大(减小)，当转台的牵连角速度为零时，科氏惯性力亦等于零，而科氏惯性力的方向则随着转台牵连角速度转向的改变而改变.2.2.3牵连角速度矢量与相对速度矢量的夹角对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，调节“转台倾角”旋钮，逐渐增加转台倾角ϕ(见图3)，可以看到，随着转台倾角的增大，实验皮带向外张开的程度会相应地减小.而当转台至铅垂位置(即ϕ=90◦)时，两侧的实验皮带又回到平行的状态.再次减小转台倾角，可以看到，实验皮带又会向外张开，而且随着转台倾角的减小，实验皮带张开的程度会相应增大，直至转台水平(即ϕ=0◦)时，实验皮带张开的程度达到最大.由于牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r的夹角θ与转台倾角ϕ之和为90◦，即ϕ+θ=90◦，以上现象说明，当0◦ θ 90◦时，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着θ的增大(减小)而增大(减小)，当θ=0◦时，科氏惯性力亦等于零.2.2.4多个因素同时对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，同时调节“实验皮带速度”、“转台角速度”和“转台倾角”旋钮，综合改变实验皮带相对转台的速度大小和方向、转台的牵连角速度的大小和转向以及牵连角速度矢量与相对速度矢量之间的夹角，观察各种组合下实验皮带的张开或靠拢及张开与靠拢的程度，进而分析科氏惯性力的形成机理.需要说明的是，实验皮带上的质点除受到科氏惯性力的作用外，还受到牵连惯性力的作用，其大小为F Ie=mω2eR0，其中R0为该质点到转台转轴的垂直距离.为此作者在设计时让转台的牵连角速度比实验皮带相对于转台的速度小得多，由于F Ie∝ω2e，而F IC∝ωe v r，这样牵连惯性力的影响就可以忽略不计.从实验的实际效果来看，本文的实验装置很好地达到了这一目的.应用本文的装置，将转台视为地球表面，实验皮带上的质点视为相对地面运动的质点，就可以较好地模拟地球自转产生的科氏惯性力对地面上运动质点的影响，如在北半球南北向流动的河流右岸比左岸(顺着河流流动的方向)冲刷更为严重、南北向飞行的远程炮弹向右偏移、傅科摆的进动等现象.这里转台的牵连角速度对应地球的自转角速度，实验皮带相对于转台的速度对应于质点相对于地面的速度，而90◦减去转台的倾角则对应于地面的纬度. 3结束语作者自行设计、自行研制的科氏惯性力实验装置，通过实验皮带的张开与靠拢形象、生动、直观、全面地反映科氏惯性力的形成机理，通过调节转台的转速和转向、皮带的运行速度和方向以及转台倾角，演示上述参数对科氏惯性力的影响.该装置设计新颖，构思巧妙，国内首创，国外未见同类设备.十多年的教学实践表明，借助科氏惯性力实验装置，可以比较方便地演示由于地球自转引起的工程和日常生活中一些重要的力学现象.通过科氏惯性力实验，不仅有助于学生对科氏惯性力概念的理解和掌握，而且激发了学生的学习兴趣和学习热情，培养了学生的探究意识和实验能力，受到师生的普遍欢迎.参考文献1范钦珊,陈建平.理论力学(第2版).北京：高等教育出版社，20102刘延柱.月球轨道稳定性与科氏惯性力.力学与实践，2015，37(4)：523-524(责任编辑:周冬冬)。
对科氏加速度的认识
对科氏加速度的认识内容摘要：本文先简介了科里奥利其人，交代了科氏加速度的发现过程，又从不同方面解释了科氏加速度。
通过一些常见的生活常识及生产应用的举例，说明了科里奥利加速度的普遍性和意义。
一．科学家的发现科里奥利，法国物理学家。
1792年5月21日生于巴黎；1843年9月19日卒于巴黎。
科里奥利是巴黎工艺学院的教师，长期健康状况不佳，这限制了他创造能力的发挥。
即便如此，他的名字在物理学中仍是不可磨灭的。
1835年，他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。
二．科氏加速度的定义科氏加速度----是动点的转动与动点相对运动相互耦合引起的加速度。
科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量。
A.理论解读物理上，“有力就产生加速度，相反有加速度就会有产生它的力”这句话，是在“惯性参照系”当中来说的。
而科氏力（或科氏加速度）是在非惯性系当中的概念。
所以它的本质上还是一种惯性力，是参照系本身施加给它的。
B.形象理解用2维的方式比较容易理解些。
设想，你坐在一个圆盘上，但并不知道它在转动。
这时有个球从圆心开始向外移动，并且圆盘和球之间无摩擦，这时从外面的参照系看球应该走直线，但是你坐在圆盘上看，球就在不断往一个方向弯了。
关于科氏加速度与科氏力——理论力学札记之十一
第 3期
梅凤翔：关于科氏加速度与科氏力 —— 理论力学札记之十一
315
“求任何机器的运动，其中某些部分以给定方式 运动。”
为解上述问题，科里奥利给出两个定理：第一定 理和第二定理。
科里奥利第一定理 (1831)：活力原理对相对于 动轴的相对运动仍然是对的，只要添加作用量 (即
∧
功) P dSr cos(P, dSr)，它可由给定力和相对运动中 描述的弧 dSr 来计算，另外的作用量归为 Pe。这些 力与那些力 —— 如果不变地与动轴相联而参与运 动的、需加在每个动点上的力，假设相等相反。
314力学与实践2018年第40卷关于科氏加速度与科氏力理论力学札记之十一梅凤翔1北京理工大学力学系北京100081摘要理论力学的运动学部分有加速度合成定理
314
力学与实践
2018 年 第 40 卷
关于科氏加速度与科氏力
—— 理论力学札记之十一
梅凤翔 1)
(北京理工大学力学系，北京 100081)
摘要 理论力学的运动学部分有加速度合成定理：点的绝对加 速度等于相对加速度、牵连加速度与科氏加速度的矢量和。 在相对运动动力学部分有牵连惯性力和科氏惯性力。一般都 说，科氏加速度和科氏力由科里奥利 (Coriolis GG, 1792— 1843) 于 1835 年首先提出。本文简述科氏力的历史与发展。 关键词 科氏力，科氏加速度，相对运动
由此看来，先有科氏惯性力，后有加速度合成定 理。
将科里奥利对单个质点的两个定理写成如下形 式。
科里奥利第二定理给出
mar = F − mae − mac ac = 2ω × vr
其中 ar 为点的相对加速度，F 为通常的力，−mae 为牵连惯性力，ω 为动系角速度，vr 为相对速度， −mac 为科氏惯性力。科里奥利第一定理给出
科氏效应与科氏加速度
科氏效应和科氏加速度科氏效应最初由法国的气象学家科里奥利在1835年在论文上进行理论描述，并提出科氏力的概念。
一下通过建立双坐标系向量空间来阐述科氏力和科氏加速度的推导。
如图所示，O’X’Y’Z’为旋转坐标系，它绕惯性坐标系OXYZ的Z轴进行转动，令旋转坐标系瞬时角速度为ω，瞬时角加速度为ε，并假设动点M在旋转坐标系中作相对运动。
根据动点运动的向量合成定理，动点M的绝对速度为：v a=v r+ v e（2-1）其中v a为动点M的绝对速度，v r为动点M相对于旋转坐标系的相对速度，v e为动点M的牵连速度。
对式（2-1）进行一阶求导，可得动点M的绝对加速度为：a a=dv rdt + dv edt（2-2）其中a a为动点M的绝对加速度。
此外动点M的牵连速度和牵连加速度由以下两式可分别进行表征：v e=ω×r(2-3)a e=ε×r+ ω×v e(2-4) 其中r为动坐标系相对于惯性坐标系的径向速度，a e为M的牵连加速度。
对动点M 的牵连速度进行求导，可以得到一个牵连加速度的合成式，如下式所示：dv e dt =dωdt×drdt=ε×r+ ω×v e+ ω×v r=a e+ ω×v r另外，当对M的相对速度求导可得以下合成结果：dv r=a r+ ω×v r其中a r为M点的相对加速度。
将式（2-5）和（2-7）代入式（2-2）得到完整的M点绝对加速度公式：a a=dv rdt + dv edt=a r+ a e+2ω×v r(2-7)令：a k=2ω×v r则式（2-7）可以写成：a a=a r+ a e+ a k其中a k被称为后人根据克里奥立名字命名的科氏加速度，当其作用在质量上便形成了所谓的科氏力。
通过前面的论述可知，当物体的牵连运动为转动时，物体的牵连运动必要与物体的相对运动的互相作用，使物体本身具有除了绝对加速度和相对加速度这两个分量外的另一个分量——科氏加速度分量。
科氏加速度实验装置[发明专利]
![科氏加速度实验装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/01f5ac1eba0d4a7303763a01.png)
专利名称：科氏加速度实验装置
专利类型：发明专利
发明人：张松松,罗鹏,王伟华,裘丹萍,金剑,夏航申请号：CN201410161446.2
申请日：20140422
公开号：CN103943004A
公开日：
20140723
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种科氏加速度实验装置，包括底座、设置在所述底座上并作旋转运动的实验台及设置在所述实验台上表面的测量机构，所述测量机构包括分力测试盒、带动所述分力测试盒在所述实验台上表面移动的动力机构及与所述分力测试盒连接用于显示实验数据的示数器。
本发明提供的科氏加速度实验装置，整体结构简单、成本低，通过调节装置能方便调节实验台上表面与水平面之间的夹角，模拟多种不同实验情况下物体受到科氏惯性力造成的结果，且能同时方便读取X、Y、Z三个方向的实验数值，根据实验数值得到更加全面的实验结果。
申请人：浙江工业大学
地址：310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区
国籍：CN
代理机构：杭州宇信知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：张宇娟
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基础物理教学中的科氏加速度与科氏力
基础物理教学中的科氏加速度与科氏力张永照公安海警学院训练部，浙江宁波 315801物理是一门来源于实践的科学，现实生活中有大量需要用物理知识来解释的现象。
物理也是一门需要严格论证的科学，人们经常会有一些看似平常却很难从物理的角度给出简单解释的自然现象。
发展至今，物理学已经是一个庞大的知识系统，可以解决很多人根本就不知道的问题，但对一名普通的工科大学生而言，由于学时、内容、教学方法等方面的限制，基础物理教学处于一种尴尬的局面。
由此可见，选择合适的教学方法、充实一些具有新颖而具有普遍意义的内容，使物理教学与科技前沿和生活实际产生更加紧密的联系，对提高学生能力有着重要的作用。
一、转动效应的普遍性牛顿力学是经典物理学的基础和典范，这些关于惯性参照系中物体的运动规律，实际上是在总结非惯性参照系中物体运动的实验结果而得出的。
这一方面是由于地球自转效应的微弱，另一方面则体现了人们逻辑思维力量的强大和推理方法的成功。
今非昔比，现在人们的观察范围已经发生了很大变化，地球自转引起的效应已经非常普遍，如台风的旋转方向、地漏流水的轨迹、河流对地面的切割等，这些知识十分容易引起学生的好奇，了解它们的本质，对全面了解我们的生存环境有着很大的帮助。
二、工科物理教学的科氏加速度和科氏力工科物理教学不同于物理专业的物理教学，也不同于现在所倡导的面向文科、社会科学等专业开设的物理课程。
前者学生有足够的时间和精力在更高层面解决这个问题；后者则侧重于对物理思想、认识方法等进行宏观、定性的了解。
由于专业素养的要求，工科学生往往需要进行定量、精准的科学训练，大学物理内容虽然在知识结构和处理方法上优势明显，但在学时上却往往捉襟见肘，疲于应付。
选择合适的教学内容和方法就成了工科大学物理教学改革的关键。
科氏加速度来源于物体相对于转动参照系的运动。
为了简化分析，突出主要矛盾，可以考虑质点在定轴转动平面上的径向匀速运动。
如图1所示，转动平面的角加速度为 ，质点在其2 论坛投稿论文图1上以相对速度沿其径向运动，t 时刻质点位于'v p 点，t t ∆+时刻质点位于点。
理论力学(11.6)--动量矩定理
实验4 科氏加速度、撞击中心与刚体转动惯量的测定；动量守恒，动量矩守恒，力作用的位置对刚体平面运动影响的演示一、实验目的1．观察、理解质心守恒、动量矩守恒现象。
2．观察作用力的位置改变对刚体平面运动的影响。
3．科氏加速度测定。
4．撞击中心与刚体转动惯量的测定。
二、实验性质理论验证与实验探索。
三、实验装置1．气浮式平台(图1)2．气浮式导轨平台4．数据采集仪(传感器A、传感器B)四、实验背景与基本原理1．质心守恒现象在气浮导轨实验台上放置一单摆。
让单摆沿导轨方向摆动，可以观察到导轨底盘总是与单摆运动方向相反。
=∴=≡∑c co e x X F ,0,0υ 常数，导轨与单摆组成的体系质心位置始终不变。
2．动量矩守恒现象图 1在气浮台上放置一电机转盘，当电机带动转盘转动时，气浮平台会朝相反的方向转动。
()=∴≡∑CZ e i cz L F M 0 常数，气浮平台与电机转盘组成的体系动量矩守恒。
3．力作用的位置对刚体平面运动的影响当力作用在平台边缘且通过质心时，平台会产生平动；当力的作用线不通过质心时，平台会产生平动加绕质心转动的运动(平面运动)；当加一力偶在平台上时，平台只会产生绕质心转动的运动。
4．科氏加速度的测定在气浮导轨实验台上放置一试件，让圆盘与试件产生相对运动。
利用仪器测出圆盘的角速度ω及试件的相对速度r υ，计算出牵连与相对加速度ne a 、n r a ，即可以证明科氏加速度的存在。
其值为n e n r c a a a +=，然后再与理论计算值r e a ωυ2=相比较。
5．撞击中心与刚体转动惯量的测定将具有质量对称面的刚体，放在气浮导轨上，用小锤敲击刚体的不同部位，可以见到传感器B 的数值变化(支座约束力)。
当读数为最小值(与敲击力相等)，此时敲击的部位即为撞击中心(此时支座碰撞冲量为零)。
撞击中心位置 maJ l z = 式中 a --质心到轴的距离， z J --刚体的转动惯量， m --刚体的质量，利用上述原理在测出撞击中心的条件下，可以求出刚体对轴的转动惯量lmaJ z =五、实验步骤及注意事项首先调整实验台4个垫脚，使实验台处于水平位置(气泡在中央)。
趣谈科氏加速度
文章编号 ：６ ３ ０ ３ （０ ７０ （ 一 ０６ ０ Ｉ７ — ５ ４２ ０ ）１ ） ０９ — ２ ａ
学生在学习到科里奥利加速度 （ 简称科 氏加速度）时， 表情总是一脸茫然 ， 不好理 解， 笔者上大学时也有此经历， 后来经过不断 探索也才逐渐熟悉了， 甚感兴趣 。现在此作 拙文 ， 谈一 回 ， 趣 也算 抛砖 引玉 吧 。 通过上述实验， 可以形象直观的 Nhomakorabea解科氏
尤其是 对于 方 向的判断 ， 氏惯 性 力 科 将 受到 另 一种 力的 作用 ， 即科 氏 惯性 力 的作 惯 性 力 ，
方向即与圆盘的角速度方向垂直 ， 叉与物体的 运 动方 向垂直 ， 里就是 一个最 好的例证 。 这 科 氏 惯性 力主要 是 由坐 标 系的 转动 与物 体在动坐标系中的相对运动引起的， 具体表达 ３观察现实生活中的科氏加速度 式 为 事 实上 ， 只要 留心观 察分析 ， 在现 实 中就 ＝ ／ａ＝ ｍ（Ｗ ） 一７ 一 ２ ／ 有不少 科氏加速度 的影响 。 田径 比赛 ， 比如中 式中 表示科氏惯性力，ｍ表示运动物 长 跑项 目中 ， 动 员都 是按 规定 向左 转弯 的 ， 运 体 的质量 ， 表示科氏加 速度 ，表示 坐标 系转 （ 即从上 往下看运动 员是逆 时针跑 ， 出这 样的 作 动 的牵连 角速 度 ， 表示物体 相对予 动坐标 系 规 定奥秘在 于地球 自转所 引起 的科氏效 应 。 的 相对 运 动 速 度 。 按照力学 中的科里奥 利理论 ， 在转 动对照 系上运 动的物 体， 其惯 性力方 向即与参 照系的 ２科氏惯性力实验 角速 度方 向垂 直 ， 与物体 的运 动方 向垂 直 ， 又 我们可以简单设计一台科氏惯性力演示 它与科 氏加速 度的 仪 ：首 先 在固 定支架 上建 立 了一个 可转 动的 这时 的惯性力称 为科 氏力 ， 圆盘 ， 圆盘 可 以改 变转 动方 向。 圆盘 上 装 方 向相 反 。地 球 自转 角速 度的 方 向是指 向北 此 在北半球 的径赛场 有两个小电机 ， 井由皮带相连接 ， 通过按动不 方的。于是按科氏理论 ， 上 ， 动 员的科 氏加 速 度 的水 平 分量 指 向左 运 同的按钮 ，电机可改变转速 和转动的方向。 科氏水平分量指向右侧。根据作用与反作 设动坐标 系与 圆盘相 固连 ，Ｗｅ 是 圆盘 的转 侧， （ 就 地面将给运动员一个指向左侧的作用 动 角速 度 ， 皮带在小 电机 的带动 下所作的运 动 用规律， 力 ， 以运 动员 向左 侧转 弯比较 省力 。 所
科氏加速度与科氏惯性力实验
科氏加速度与科氏惯性力实验在一般情况下，牛顿定律只能应用于惯性坐标系，因此，在工程实际中都假定地球是静止不动的。
而实际上，即使不考虑地球每年绕太阳一周的公转运动，地球也还有每昼夜自转一周的自转运动，这就使得当考虑地球自转的影响时，运动的物体除受到重力的作用外，还将受到另一种力的作用，即科氏惯性力的作用。
本实验就是为了验证科氏惯性力的存在而设计的。
一、实验目的观察科氏惯性力的存在现象，了解产生科氏加速度的原因。
实验对象圆盘皮带轮上的皮带二、实验仪器及工作原理1. 实验仪器 科氏惯性力演示仪2. 工作原理科氏惯性力主要是由坐标系的转动与物体在动坐标系中的相对运动引起的，具体表达式为()r e c g v m a m F ⨯-=⋅-=ω2，式中g F 表示科氏惯性力，m 表示运动物体的质量，c a 表示科氏加速度，e ω表示坐标系转动的牵连角速度，r v 表示物体相对于动坐标系的相对运动速度。
科氏惯性力演示仪就是利用上述原理设计的。
首先在固定支架上建立了一个可转动的圆盘，此圆盘转速定，但可以改变转动方向。
圆盘上装有两个小电机，并由皮带相连接，通过按动不同的按钮，电机可改变转速和转动的方向。
设动坐标系与圆盘相固连，e ω就是圆盘的转动角速度，皮带在小电机的带动下所作的运动为相对运动，r v 就是皮带的相对运动速度。
（1）当圆盘转动而皮带不动时，虽然有动坐标系的转动而没有相对运动，此时没有科氏惯性力产生。
（2）当圆盘不转动而皮带作直线运动时，因只有相对运动而没有动坐标系的转动，此时也没有科氏惯性力产生。
（3）当圆盘转动，同时皮带也作直线运动时，由于动坐标系的转动和动点在动坐标系上的相对运动，即产生了科氏惯性力，它促使皮带向中间靠拢或分开 (它决定于e ω、r ω的方向)。
（4）改变相对运动速度的大小和方向，可以改变皮带向中间靠拢或分开的大小。
四、实验步骤1．仔细检查仪器的设置状态，皮带在圆盘上的位置，打开电源总开关。
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科氏加速度与科氏惯性力实验
在一般情况下，牛顿定律只能应用于惯性坐标系，因此，在工程实际中都假定地球是静止不动的。
而实际上，即使不考虑地球每年绕太阳一周的公转运动，地球也还有每昼夜自转一周的自转运动，这就使得当考虑地球自转的影响时，运动的物体除受到重力的作用外，还将受到另一种力的作用，即科氏惯性力的作用。
本实验就是为了验证科氏惯性力的存在而设计的。
一、实验目的
观察科氏惯性力的存在现象，了解产生科氏加速度的原因。
实验对象
圆盘皮带轮上的皮带
二、实验仪器及工作原理
1. 实验仪器 科氏惯性力演示仪
2. 工作原理
科氏惯性力主要是由坐标系的转动与物体
在动坐标系中的相对运动引起的，具体表达式为
()r e c g v m a m F ⨯-=⋅-=ω2，式中g F 表示科氏惯性力，
m 表示运动物体的质量，c a 表示科氏加速度，e ω表示
坐标系转动的牵连角速度，r v 表示物体相对于动坐标
系的相对运动速度。
科氏惯性力演示仪就是利用上述原理设计的。
首
先在固定支架上建立了一个可转动的圆盘，此圆盘转
速定，但可以改变转动方向。
圆盘上装有两个小电机，
并由皮带相连接，通过按动不同的按钮，电机可改变转速和转动的方向。
设动坐标系与圆盘相固连，e ω就是圆盘的转动角速度，皮带在小电机的带动下所作的运动为相对运动，r v 就是皮带的相对运动速度。
（1）当圆盘转动而皮带不动时，虽然有动坐标系的转动而没有相对运动，此时没有科氏惯性力产生。
（2）当圆盘不转动而皮带作直线运动时，因只有相对运动而没有动坐标系的转动，此时也没有科氏惯性力产生。
（3）当圆盘转动，同时皮带也作直线运动时，由于动坐标系的转动和动点在动坐标系上的相对运动，即产生了科氏惯性力，它促使皮带向中间靠拢或分开 (它决定于e ω、r ω的方向)。
（4）改变相对运动速度的大小和方向，可以改变皮带向中间靠拢或分开的大小。
四、实验步骤
1．仔细检查仪器的设置状态，皮带在圆盘上的位置，打开电源总开关。
2．设置只有动坐标系的转动而没有相对运动的状况，观察皮带中点的位置。
3．设置没有动坐标系的转动只有相对运动的状况，观察皮带中点的位置。
4．设置既有动坐标系的转动又有相对运动的状况，观察皮带中点的位置。
5．在上述情况下，改变动坐标系转动的方向，观察皮带中点的位置。
6．改变相对运动速度的大小和方向，观察皮带中点位置的变化和大小。
记录相关数据（动坐标系的转速和方向；相对速度的大小和方向等。
）
7．关闭电源。
五、实验报告
1．根据观察到的实验现象，
（1）画出皮带中间质点的科氏加速度的方向。
（2）画出受科氏惯性力影响时皮带的位置。
2．根据观察到的实验现象写一篇分析文章。