地轉偏向力產生原因 怎樣從物理的角度分析地轉偏向力?

要想理解地轉偏向力的物理意義地轉偏向力產生原因 , 首先要理解地球表面是近乎球面的 , 以及地球是有自轉的 。這兩樣東西放到一起就能給出地轉偏向力的物理解釋了 。
根據牛頓力學的運動論 , 取地球表面為參考系 , 考察地球表面上質點的位移、速度、加速度 , 這需要懂一些微分學的知識 , 因為我們要在地球表面這一球坐標系下根據質點位矢推導質點的速度和加速度 。很容易證明 , 質點的加速度矢量可以分解出一個與地球自轉角速度成正比的一項 , 這一項在物理學上叫“科里奧利力” , 而地轉偏向力正是科里奧利力 ??评飱W利力是一種慣性力 , 其產生原因是因為我們選擇了地球表面這一非慣性系所致 , 如果我們選擇地心為參考系 , 那么地球表面的科里奧利力就會消失 。但是對于地球表面的物體來說 , 無論是大氣、海洋等 , 都會因為地球的自轉而受到這種慣性力的“影響” 。事實上 , 這些物體并未真實受到慣性力的作用 , 只不過是因為參考系本身的問題而導致了一種受力作用的假象而已 。
下面結合科里奧利力來解釋為什么同樣是向北運動 , 但是在南北半球卻要受到不同方向的科里奧利力 。事實上 , 地球上的“北方”是一個局域概念 , 或者說我們說的“向北運動”僅僅是沿著經線圈的切線運動 。這時候 , 運動速度切于經線圈 , 而在南北半球 , 經線圈的切矢量并不是一致的 , 二者僅僅在地軸方向上的投影一致 , 而在赤道面上的投影卻是互為相反說的 ??评飱W利力的計算法則告訴我們 , 科里奧利力的方向取決于地球自轉角速度方向和質點運動方向 , 且三者成右手坐標系關系 。很明顯 , 由于南北半球的速度有差異 , 導致科里奧利力在南北半球表現為方向相反!這就是解釋了地轉偏向力奇特性質了 。
由于地球的自轉 , 在地球上的物體在做直線運動的時候會受到地轉偏向力的作用 , 這一點是對的 。如下圖所示 , 就是地轉偏向力的作用方向 。簡單來說 , 在北半球的時候 , 你向前走會受到一個向右的力;在南半球的時候 , 你向前走會受到一個向左的力 。這個力的大小跟你的速度有關 , 跟你所處的緯度有關 。

地轉偏向力產生原因 怎樣從物理的角度分析地轉偏向力?

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地轉偏向力產生原因 怎樣從物理的角度分析地轉偏向力?

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確實 , 地轉偏向力是存在的 , 但是對于正常的運動的物體(比如說行走的人和開動的汽車) , 受到的地轉偏向力是極小極小的 , 幾乎可以忽略不計 。一般我們考慮地球的自傳偏向力只有兩種情況 , 第一種就是物體受到的阻力非常小 , 而且運動距離非常長 , 這個時候地轉偏向力能夠引起的效果才是明顯的 。比如說我們常說的地球上的各個風帶 , 可以看到這些風帶中風的運動也是“拐彎”的 , 這就是考慮了地轉偏向力的原因 。
地轉偏向力產生原因 怎樣從物理的角度分析地轉偏向力?

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另外一種就是作用的時間很長 , 比如說河流在流動的時候就會因為受到地轉偏向力而對兩邊的岸邊產生力度不一樣的沖刷 , 雖然短期之內看不出來差別 , 然而日積月累 , 就會出現一邊河岸被沖刷得更厲害的情況【如下圖所示 , 北半球的河流右岸一般往往被沖刷的比較厲害】 。
所以說 , 汽車的運動不需要考慮地轉偏向力的作用 , 汽車到底靠哪邊行走 , 完全是看習俗 , 帶有一定的隨機性 。比如說中國的汽車都是靠右行走 , 但是同樣是在北半球的英國、日本、新加坡、印度等等 , 汽車就是靠左行走的 。
所以說 , 物體確實是會因為地球的自轉受到不對稱的力的作用 , 但是這個作用微乎其微 , 并不是決定汽車靠那邊走的原因 。
地轉偏向力對河道的影響:河道在地轉偏向力的影響下會使得河道凹岸側逐漸侵蝕 , 凸岸側逐漸泥沙堆積 。其主要原因是水流在地轉偏向力的影響下 , 使得凹岸側的水流速度增加 , 對河道的侵蝕加強 , 而而凸岸的水流變慢 , 泥沙逐漸沉積 , 使得原本U型的河道變成傾向一側(如下圖)的河道 。

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