您的位置:首页 > 百科 > 正文

科氏加速度

科氏加速度,是由科里奥利(G.G. Coriolis)于1832年在研究水轮机转动时提出的,因而得名科里奥利加速度,简称科氏加速度。科氏加速度是动参系的转动与动点相对动参系运动相互耦合引起的加速度。

通俗的讲,就是地球是转动的非惯性参照系,科氏加速度就是在地球中研究物体时由物体相对于地球的运动产生的。科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量,大小和相对速度矢量的大及阶小成正比。在南北半球的汽车行驶方向问题中有应用

  • 中文名 科氏加速度
  • 提出者 科里奥利
  • 提出时间 1832年
  • 全名 科里奥利加速度

力学解释

  加速度是矢量,矢a在右手系(i,j,k)中表示为r=xi+yj+zk的形式,其中x,y,z分别宣即兴观买请流显施云是它在i,j,k方向上的投影。位矢r在不同的参照系中x,y,z的值虽不同,但xi+yj+zk表示的都是同一个矢量r。加速度是位矢r关于时间的二阶导数,而非惯性系本身关于时间的二阶导数不为零,因此在非惯性系中看到的加速度并非是惯性系中的加速度。

  考虑绕固定轴旋转的非惯性系。我们称相对于非惯性系加速度为零的点的加速度为牵连加速度,也可以把牵连加来自速度理解为使点随非惯性系一同运动所.需要的加速度。随非惯性系一同运动的点的速度不仅与转速有关,还和这个点相对位置有关。相对速度为v的质点,其相对位置发生变化,因此在惯性系看来就需要一个加速度来并停掌星住德维持这种运动,此为360百科科氏加速度的一部分;另一方面,相对于非惯性系不变的速度矢量,在惯性系中的方向不断发生变化,于是就在惯性系看来具有一个加速度,此为科氏加速度的另一部突跳分。

  非惯性系中,只要认为物体具有一个和它在惯性系中等大反向的加速度,牛顿定律仍然适用,即处在非惯性系中的人是分不清自己是否处在非惯性系中的。地球即具有自转,又具有公转,是非惯性系。公转影响很小,可忽略不计,因此只考虑绕固定轴的自转。在模环使责组条地球这个非惯性系中,如果认为所有物体都受到一个和科氏加速度和牵连加速度等大反向的加速度,就可以当做惯性系来求解。有质量的物体,科氏加速度就会使其受到惯性力作用,即为科里奥利力(简称科氏力)业点无。一般情况下,对物体的作用主要是地球引力,科氏力作用甚微。但高速运动或者助婷带谓买长期作用情况下就必须治报预根江季考虑科氏力的影响。比如季风的形成,北半球为的河流为何总冲刷右岸等都是因科氏力引起的。

公式

  1、科氏加速度是动基的转动与动点相对运动复鲜确宣就划拿倒视口刚相互耦合引起的加速度。

  2、科氏加速度的方向垂直于角速度矢量和相对速度矢量。公式如图:

  3、选择转动的物体为参考系,则存在科氏加速度。

  4、并不是只有定轴转动才有科氏加速度,比如参考系作平面运动也会产生科氏加速度。

  其中,ω是参考系相对于惯性系的旋转速度,v是物体在这个旋转参考系中的速度.

  科氏加速度和科氏力的方向相反。

数学推导

  设旋转坐标系的角速度为ω,转轴上的参考点到空间点A的位置矢量用r表示。为加以区分,我们用"Da/Dt"表示矢常坚三针或让土a在惯性系中随时间的变化率,用"da/dt"表示矢量a在非惯性系中随时间变化率.如果点A随着非惯性系一同旋转,则点A在惯性系中的速度可以表示为

  v=Dr/Dt=ω×r

  如果点A除了旋转外还以相对于非惯性系的速度v'=dr/dt运动,则点A在惯性系中的速度为

  v=Dr/Dt=ω×r+v'=ω×基型合耐加去静帮志r+dr/dt (1)

  类似的,任何矢量b随时间的变化率在两参照系中有变换关系:

  Db/Dt=ω×b+db/dt

  对(1)求导,就可求出点A在惯性系中的加速度

  a=Dv/Dt=D(ω×r)/Dt+D(dr/dt)/Dt

  =(Dω/Dt)×r+ω×(Dr/Dt)+来自ω×(dr/dt)+d360百科(dr/dt)/dt

十城回次响穿烟既今挥  =ε×r+ω×(ω×r+v')+ω×v'+a'

  =ae+ac+a'

 动查 其中 ε=Dω/Dt为角加速度扬晚粒面宣调造素践;ae=ε×r+ω×(ω×r走较比养)为牵连加速度;ac=2ω×衡拿个复沉算音拉v'为科氏加速度。a'为相对席足军加速度。

  如果在非惯性系中研究问题探向厂袁技否留鲜行设川,只需认为研究对象具有"-a=-(ae+ac+a')"的加速度,则可以视作妈甲样社眼在宽局车想针惯性系来处理。

发表评论

评论列表