Thaum physics kawm txog cov txheej txheem ntawm kev txav ntawm lub cev nyob rau hauv cov ntaub ntawv uas tsis yog inertial ntawm kev siv, ib tug yuav tsum coj mus rau hauv tus account lub thiaj li hu ua Coriolis acceleration. Hauv tsab xov xwm peb yuav muab nws txhais, qhia tias yog vim li cas nws tshwm sim thiab qhov twg nws tshwm sim nws tus kheej hauv ntiaj teb.
Coriolis acceleration yog dab tsi?
Tau teb cov lus nug no luv luv, peb tuaj yeem hais tias qhov no yog qhov nrawm uas tshwm sim los ntawm kev ua ntawm Coriolis quab yuam. Qhov kawg tshwm sim nws tus kheej thaum lub cev txav mus rau hauv qhov tsis yog inertial rotating ncej ntawm kev siv.
Nco ntsoov tias cov tshuab tsis yog inertial txav nrog nrawm lossis tig hauv qhov chaw. Nyob rau hauv feem ntau cov teeb meem ntawm lub cev, peb ntiaj chaw yog assumed los ua ib tug inertial ncej ntawm kev siv, txij li thaum nws angular tshaj tawm ntawm kev sib hloov yog tsawg heev. Txawm li cas los xij, thaum xav txog cov ncauj lus no, Lub Ntiaj Teb tau xav tias tsis yog-inertial.
Muaj dag zog hauv cov tshuab tsis muaj zog. Los ntawm qhov pom ntawm tus neeg soj ntsuam hauv qhov tsis yog-inertial, cov rog no tshwm sim yam tsis muaj laj thawj. Piv txwv li, lub zog centrifugal yogcuav. Nws qhov tsos tsis yog tshwm sim los ntawm kev cuam tshuam rau lub cev, tab sis los ntawm qhov muaj cov cuab yeej ntawm inertia hauv nws. Tib yam siv rau lub zog Coriolis. Nws yog ib qho kev dag ntxias uas tshwm sim los ntawm inertial zog ntawm lub cev nyob rau hauv ib tug rotating ncej ntawm siv. Nws lub npe yog txuam nrog lub npe ntawm Fab Kis Fab Kis Gaspard Coriolis, uas thawj zaug suav nws.
Coriolis quab yuam thiab cov lus qhia ntawm kev txav hauv qhov chaw
Tau paub txog lub ntsiab lus ntawm Coriolis acceleration, cia peb tam sim no xav txog ib lo lus nug tshwj xeeb - nyob rau hauv dab tsi cov lus qhia ntawm kev txav ntawm lub cev hauv qhov chaw txheeb ze rau lub tshuab tig nws tshwm sim.
Cia li xav txog ib lub disk tig nyob rau hauv lub dav hlau kab rov tav. Ib txoj kab ntsug ntawm kev sib hloov hla dhau nws qhov chaw. Cia lub cev so ntawm lub disk txheeb ze rau nws. Thaum so, lub zog centrifugal ua rau nws, qhia raws lub vojvoog ntawm lub axis ntawm kev sib hloov. Yog tsis muaj centripetal quab yuam tawm tsam nws, ces lub cev yuav ya tawm ntawm lub disk.
Tam sim no xav tias lub cev pib txav mus rau sab saud, uas yog, sib npaug mus rau axis. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, nws linear ceev ntawm kev sib hloov nyob ib ncig ntawm lub axis yuav sib npaug zos rau cov disk, uas yog, tsis muaj Coriolis quab yuam yuav tshwm sim.
Yog tias lub cev pib ua lub zog radial, uas yog, nws pib mus ze lossis txav mus deb ntawm lub axis, ces Coriolis quab yuam tshwm, uas yuav raug coj mus rau tangentially rau kev sib hloov ntawm lub disk. Nws cov tsos yog txuam nrog kev txuag ntawm angular momentum thiab nrog rau lub xub ntiag ntawm ib tug tej yam txawv nyob rau hauv lub linear velocities ntawm cov ntsiab lus ntawm lub disk, uas yog nyob rau ntawm lub sij hawm.sib txawv ntawm qhov axis ntawm kev sib hloov.
Thaum kawg, yog tias lub cev txav tangentially mus rau lub rotating disk, ces ib qho ntxiv quab yuam yuav tshwm sim uas yuav thawb nws mus rau ntawm lub axis ntawm kev sib hloov los yog deb ntawm nws. Qhov no yog qhov radial feem ntawm Coriolis force.
Txij li kev taw qhia ntawm Coriolis acceleration coincides nrog rau cov kev taw qhia ntawm lub zog txiav txim, qhov acceleration no kuj yuav muaj ob yam: radial thiab tangential.
Formula of force and acceleration
Kev quab yuam thiab kev nrawm raws li Newton txoj cai thib ob muaj feem cuam tshuam rau ib leeg los ntawm kev sib raug zoo hauv qab no:
F=ma.
Yog tias peb xav txog qhov piv txwv saum toj no nrog lub cev thiab lub tshuab hloov pauv, peb tuaj yeem tau txais cov qauv rau txhua feem ntawm Coriolis quab yuam. Txhawm rau ua qhov no, siv txoj cai ntawm kev txuag ntawm angular momentum, nrog rau nco qab cov qauv rau centripetal acceleration thiab qhia rau kev sib raug zoo ntawm angular thiab linear tshaj tawm. Hauv cov ntsiab lus, lub zog Coriolis tuaj yeem txhais tau raws li hauv qab no:
F=-2m[ωv].
Ntawm no yog qhov loj ntawm lub cev, v yog nws cov kab nrawm nrawm hauv ib qho uas tsis yog-inertial, ω yog qhov nrawm nrawm ntawm tus qauv siv nws tus kheej. Cov mis sib xyaw Coriolis acceleration yuav siv daim ntawv:
a=-2[ωv].
Cov khoom vector ntawm qhov nrawm yog nyob rau hauv cov kab ntawv square. Nws muaj cov lus teb rau lo lus nug uas Coriolis acceleration yog qhia. Nws vector yog qhia perpendicular rau ob qho tib si axis ntawm kev sib hloov thiab linear tshaj tawm ntawm lub cev. Qhov no txhais tau tias qhov kev kawmacceleration ua rau ib tug curvature ntawm ib tug rectilinear trajectory ntawm motion.
Kev cuam tshuam ntawm Coriolis quab yuam ntawm lub davhlau ntawm rab phom
Kom nkag siab zoo dua qhov kev kawm quab yuam tshwm sim nws tus kheej hauv kev xyaum, xav txog cov piv txwv hauv qab no. Cia lub cannon, nyob ntawm xoom meridian thiab xoom latitude, tua ncaj nraim mus rau sab qaum teb. Yog tias lub ntiaj teb tsis tig los ntawm sab hnub poob mus rau sab hnub tuaj, ces lub hauv paus yuav poob ntawm 0 ° longitude. Txawm li cas los xij, vim yog kev sib hloov ntawm lub ntiaj teb, cov tub ntxhais yuav poob ntawm qhov sib txawv longitude, hloov mus rau sab hnub tuaj. Qhov no yog qhov tshwm sim ntawm Coriolis acceleration.
Kev piav qhia ntawm cov txiaj ntsig tau piav qhia yooj yim. Raws li koj paub, cov ntsiab lus ntawm lub ntiaj teb saum npoo av, ua ke nrog huab cua huab cua saum toj no lawv, muaj cov kab sib hloov loj loj yog tias lawv nyob ntawm qhov qis latitudes. Thaum tshem tawm ntawm lub cannon, cov tub ntxhais muaj lub siab linear ceev ntawm kev sib hloov ntawm sab hnub poob mus rau sab hnub tuaj. Qhov ceev no ua rau nws ya mus rau sab hnub tuaj thaum ya ntawm qhov siab dua.
Cov nyhuv Coriolis thiab dej hiav txwv thiab huab cua
Cov txiaj ntsig ntawm Coriolis quab yuam yog pom tseeb tshaj plaws hauv cov piv txwv ntawm cov dej hiav txwv dej hiav txwv thiab kev txav ntawm huab cua hauv huab cua. Yog li, Gulf Stream, pib nyob rau sab qab teb ntawm North America, hla tag nrho Dej hiav txwv Atlantic thiab mus txog ntug dej hiav txwv ntawm Tebchaws Europe vim muaj cov txiaj ntsig tau sau tseg.
Raws li huab cua huab cua, kev lag luam cua, uas tshuab los ntawm sab hnub tuaj mus rau sab hnub poob txhua xyoo puag ncig hauv qhov qis latitudes, yog qhov pom tseeb ntawm kev cuam tshuam ntawm Coriolis quab yuam.
Example problem
The formula forCoriolis acceleration. Nws yog ib qho tsim nyog los siv nws los laij cov nqi nrawm uas lub cev tau txais, txav ntawm qhov nrawm ntawm 10 m / s, ntawm qhov chaw nruab nrab ntawm 45 °.
Txhawm rau siv cov qauv rau kev nrawm hauv kev sib raug zoo rau peb lub ntiaj teb, koj yuav tsum ntxiv rau nws qhov kev cia siab ntawm latitude θ. Cov qauv ua haujlwm yuav zoo li:
a=2ωvsin(θ).
Cov kos npe rho tawm tau raug tshem tawm vim nws txhais cov kev taw qhia ntawm kev nrawm, tsis yog nws cov qauv. Rau lub ntiaj teb ω=7.310 -5 rad/s. Hloov txhua tus lej paub rau hauv cov qauv, peb tau txais:
a=27, 310-510sin(45o)=0.001 m/ c 2.
Raws li koj tuaj yeem pom, qhov ntsuas Coriolis acceleration yuav luag 10,000 npaug tsawg dua qhov gravitational acceleration.
