1樓:翰林學庫
科氏加速度,是由科里奧利(g.g. coriolis)於2023年在研究水輪機轉動時提出的,因而得名科里奧利加速度,簡稱科氏加速度。
科氏加速度是動參系的轉動與動點相對動參系運動相互耦合引起的加速度。
通俗的講,就是地球是轉動的非慣性參照系,科氏加速度就是在地球中研究物體時由物體相對於地球的運動產生的。科氏加速度的方向垂直於角速度向量和相對速度向量,大小和相對速度向量的大小成正比。在南北半球的汽車行駛方向問題中有應用。
加速度是向量,向量a在右手系(i,j,k)中表示為r=xi+yj+zk的形式,其中x,y,z分別是它在i,j,k方向上的投影。位矢r在不同的參照系中x,y,z的值雖不同,但xi+yj+zk表示的都是同乙個向量r。加速度是位矢r關於時間的二階導數,而非慣性系本身關於時間的二階導數不為零,因此在非慣性系中看到的加速度並非是慣性系中的加速度。
考慮繞固定軸旋轉的非慣性系。我們稱相對於非慣性系加速度為零的點的加速度為牽連加速度,也可以把牽連加速度理解為使點隨非慣性系一同運動所.需要的加速度。
隨非慣性系一同運動的點的速度不僅與轉速有關,還和這個點相對位置有關。相對速度為v的質點,其相對位置發生變化,因此在慣性系看來就需要乙個加速度來維持這種運動,此為科氏加速度的一部分;另一方面,相對於非慣性系不變的速度向量,在慣性系中的方向不斷發生變化,於是就在慣性系看來具有乙個加速度,此為科氏加速度的另一部分。
非慣性系中,只要認為物體具有乙個和它在慣性系中等大反向的加速度,牛頓定律仍然適用,即處在非慣性系中的人是分不清自己是否處在非慣性系中的。地球即具有自轉,又具有公轉,是非慣性系。公轉影響很小,可忽略不計,因此只考慮繞固定軸的自轉。
在地球這個非慣性系中,如果認為所有物體都受到乙個和科氏加速度和牽連加速度等大反向的加速度,就可以當做慣性系來求解。有質量的物體,科氏加速度就會使其受到慣性力作用,即為科里奧利力(簡稱科氏力)。一般情況下,對物體的作用主要是地球引力,科氏力作用甚微。
但高速運動或者長期作用情況下就必須考慮科氏力的影響。比如季風的形成,北半球為的河流為何總沖刷右岸等都是因科氏力引起的。
公式1、科氏加速度是動基的轉動與動點相對運動相互耦合引起的加速度。
2、科氏加速度的方向垂直於角速度向量和相對速度向量。公式如圖:
3、選擇轉動的物體為參考系,則存在科氏加速度。
4、並不是只有定軸轉動才有科氏加速度,比如參考系作平面運動也會產生科氏加速度。
其中,ω是參考系相對於慣性系的旋轉速度,v是物體在這個旋轉參考系中的速度.
科氏加速度和科氏力的方向相反。
數學推導
設旋轉座標系的角速度為ω,旋轉軸上的參考點到空間點a的位置向量用r表示。為加以區分,我們用"da/dt"表示向量a在慣性系中隨時間的變化率,用"da/dt"表示向量a在非慣性系中隨時間變化率.如果點a隨著非慣性系一同旋轉,則點a在慣性系中的速度可以表示為
v=dr/dt=ω×r
如果點a除了旋轉外還以相對於非慣性系的速度v'=dr/dt運動,則點a在慣性系中的速度為
v=dr/dt=ω×r+v'=ω×r+dr/dt (1)
類似的,任何向量b隨時間的變化率在兩參照系中有變換關係:
db/dt=ω×b+db/dt
對(1)求導,就可求出點a在慣性系中的加速度
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為角加速度;ae=ε×r+ω×(ω×r)為牽連加速度;ac=2ω×v'為科氏加速度。a'為相對加速度。
如果在非慣性系中研究問題,只需認為研究物件具有"-a=-(ae+ac+a')"的加速度,則可以視作慣性系來處理。
2樓:
當牽連運動為轉動,牽連運動和相對運動相互影響,從而出現的一項附加的加速度。方向是相對運動方向繞著牽連運動轉動方向旋轉90℃
理論力學中,科氏加速度的方向怎麼確定?
3樓:demon陌
科氏加速度是由於牽連運動與相對運動相互影響產生的,科氏加速度大小可由 ak=2ωvrsinθ 確定。
方向有參考運動系統的角速度向量與動點的相對運動速度向量的向量積確定。
且符合右手定則:伸開右手,四指與大拇指垂直,四指指向參考運動系統的角速度向量方向,以最小的角度彎曲四指到相對運動速度向量方向,此時,大拇指的指向就是科氏加速度的方向。
公轉影響很小,可忽略不計,因此只考慮繞固定軸的自轉。在地球這個非慣性系中,如果認為所有物體都受到乙個和科氏加速度和牽連加速度等大反向的加速度,就可以當做慣性系來求解。
擴充套件資料:
設旋轉座標系的角速度為ω,旋轉軸上的參考點到空間點a的位置向量用r表示。為加以區分,我們用"da/dt"表示向量a在慣性系中隨時間的變化率,用"da/dt"表示向量a在非慣性系中隨時間變化率。如果點a隨著非慣性系一同旋轉,則點a在慣性系中的速度可以表示為v=dr/dt=ω×r。
如果點a除了旋轉外還以相對於非慣性系的速度v'=dr/dt運動,則點a在慣性系中的速度為:
v=dr/dt=ω×r+v'=ω×r+dr/dt (1)
類似的,任何向量b隨時間的變化率在兩參照系中有變換關係:
db/dt=ω×b+db/dt
對(1)求導,就可求出點a在慣性系中的加速度
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為角加速度;ae=ε×r+ω×(ω×r)為牽連加速度;ac=2ω×v'為科氏加速度。a'為相對加速度。
如果在非慣性系中研究問題,只需認為研究物件具有「-a=-(ae+ac+a')」的加速度,則可以視作慣性系來處理。
4樓:匿名使用者
理論性的回答同樓上,在大學理論力學範疇內,研究的科氏加速度都是在牽連運動是定軸轉動的情況下的科氏加速度,這時,將相對速度vr的向量沿角速度方向旋轉90度,即為科氏加速度方向。
科氏加速度怎麼判別方向,理論力學中,科氏加速度的方向怎麼確定?
首先確定牽連角速度的方向,就是用右手螺旋定則確定,科氏加速度的方向垂直於牽連角速度與相對加速度構成的平面。注意牽連加速度與相對速度是向量相乘 科氏加速度,是由科里奧利 g.g.coriolis 於1835年首先提出的。科氏加速度是動基的轉動與動點相對運動相互耦合引起的加速度。科氏加速度的方向垂直於角...
科氏加速度方向怎麼確定,理論力學中,科氏加速度的方向怎麼確定?
科氏加速度方向就是把相對速度在垂直於定軸的麵內的投影按角速度方向轉90度 科里奧利加速bai度 a 2v w v是物體在du這個參 考系的zhi速度,w是參考系的角dao速度,都是向量,中間專是叉積。所以屬科里奧利加速度和角速度以及速度都垂直。它的產生是由於參考系不是慣性參考系,所以科里奧利力是乙個...