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1、生活中的惯性力和科里奥利力及后者在自然界中的效应摘要：本文主要通过举例介绍了惯性力和科里奥利力的概念， 并且列举了自然界中科里奥利力的效应。关键词：非惯性系、惯性力、科里奥利力、转动系、科氏力 学现象。一、引言我们熟知的牛顿力学的基本定律，只在惯性系中成立。然而， 宇宙中并不存在严格意义上的惯性系，所以在实际问题我们不得不 和非惯性系打交道。例如，地球上加速运动的汽车、游乐场的旋转 木马，还有我们自转着的地球都不是惯性系。在非惯性系中，通过 引入惯性力这样的概念，就能使得牛顿运动定律也能在非惯性系中 得到利用。而后讲到的科里奥利力，则是惯性力在转动系中的特殊 情况。二、惯性力惯性力是指当物体加
2、速时，惯性会使物体有保持原有运动状态 的倾向，若是以该物体为坐标原点，看起来就仿佛有一股方向相反 的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不 存在，实际存在的只有原本将该物体加速的力，因此惯性力又称为 假想力。例如，在生活中，我们坐公交车时经常会有司机突然急刹车的 经历，这个时候我们往往会向前倾。我们仔细想一想会发现，刹车 的这个时候，作为乘客的我们是没有受到一个使我们身体前倾的这 样一个力的，这仅仅是惯性在不同参考系下的表现而已。由于公交 车刹车时相对地面有向后的加速度，如果以公交车为参考系的话， 那么我们乘客就有向前的加速度了，记为a*。进而我们就受到一个 向前的力F*=m
3、 x a* （其中m为我们的质量）。这个F*实际上是 不存在的，也就是我们所讲到的惯性力（或者假想力）。这样看来， 在公交车这个非惯性下，只要引入了这个惯性力，我们就依旧能利 用牛顿运动定律来解决一些问题了。三、科里奥利力惯性力有很多特殊情况。像如果在转动的参照系中引入的话， 如果物体相对于匀速转动的参照系静止，我们就会得到惯性离心力； 而若物体相对于匀速转动的参考系有相对运动的，那么就有一种附 加的力出现，也就是科里奥利力。申(h)心B 2. 35如图，假设在A点设一个质量为m的小球（AB方向上有一个 光滑槽）。若小球仅有径向速度Vr ,At内会运动到B点（a ）;若小 球随圆盘一起匀速转动
4、，则At内会动到C点（b ）;但是如果这两 方向速度都具有的话，小球则会到大D点（c ）.我们仔细来看一下，如果把小球的径向速度Vr和切向速度wr 合成，贝小球理应在公时间内到达D点，但小球实际上到达的是D 点。这就表明槽对小球作用有沿切线或圆弧方向的力，它使得小球 获得了切向加速度，并且是小球多走出弧长DD。因为At很短，可 设小球以恒定加速度a*多走出了弧长DD。由DD=%x a*x（At） 2, 于是得至U a*=2xwxVr也就有F*=2mwVr。以上槽壁给小球的约束力是真是存在的。但我们从圆盘转动系 统来看，小球做惯性运动，故必定受到一个大小与槽壁的约束力 F* 相反的力与之平衡。类
5、似于惯性力的定义，我们将这个假想力定义 为科里奥利力（其实就是惯性力在 转动系的特殊情况）科氏力 Fc 经判断，得公式Fc=2mVrxw。、自然界中的科里奥利效应我们生存的地球是一个转动参照系，所以地面上所有质点的运动都会受到科氏力的影响，因此自然界中的科里奥利效应是比较丰 富的，下面简略给出一些例子。（1） 河岸被冲刷在北半球运动的物体总受到从左侧指向右侧的力，由于科里奥利效应，河水的流向将向右偏转，加强了对右岸的冲击。因此，北半球河床的右岸受到比较严重的冲刷，右岸比较陡峭。在 我国黄河流域的河套地段，这一现象尤为明显。相反，在南半球， 左岸就比较陡峭。（2） 大气环流和涡流由于地球自转，形
6、成大气环流，赤道附近热空气上升，引 起两极空气向赤道方向流动，即形成了信风。北半球信风自北 向南，在科氏力的作用下，这股向南的气流就会偏西，形成东 北信风。而南半球就形成东南信风。至于涡流的形成也是与科氏力有关的。当地表某处遇热时， 热空气上升形成低气压，外面的高气压空气想低气压中心流动。 由于科氏力的作用，在北半球气流方向将向流动方向的右方偏 转，从上俯瞰的话，就会看到形成了逆时针方向的漩涡。除了这些之外，自然界中科里奥利效应还有落体偏东现象、 傅科摆、复现火车等等。所以总的来看，利用科里奥利效应， 可以解释生活中很多看似解释不通的现象，它的意义和作用是 显著的。五、结语通过以上的分析，我们
7、可以发现，当我们把惯性力和科里 奥利力引入后，可以使很多非惯性系下的复杂问题变得简单明了， 也使我们更好的理解了生活中一些只用牛顿运动定律无法解释的现 象。尤其是科里奥利力与地球上物理运动的结合，更使我们了解了 关于大自然的河流流向、大气环流、气候表现等等看似离我们很遥远的难以研究的现象。所以说，在生活中，我们要处处留心，勤于 思索，就能找到看似复杂的现象背后有趣的知识，并且利用这些知 识，改善我们的生活。参考文献（1）普通物理学教程力学 ，漆安慎、杜婵英编著，高等 教育出版社。（2）基础物理学上册，李承祖、杨丽佳主编，科学出版 社。（3）文科物理，裔式铤编著，上海交通大学出版社。（4）大学物理上册，苟秉聪、胡海云主编，国防工业出 版社。
