[科普中國(guó)]-柯氏力

簡(jiǎn)介

在非慣性系中，物體除了受到各種真實(shí)力以外，還會(huì)受到各種慣性力，柯氏力就是由于物體轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種慣性力，是人為引進(jìn)的一種虛構(gòu)的力，實(shí)際上不存在，用于解釋運(yùn)動(dòng)物體由于坐標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

基本推導(dǎo)如右圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)速度為 ，該物體所在的坐標(biāo)系以角速度 相對(duì)于慣性坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)著，則相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的加速度為

上式中的第一項(xiàng)為物體相對(duì)于所在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的加速度，第二項(xiàng)為柯氏加速度，第三項(xiàng)為向心加速度。

將加速度轉(zhuǎn)換為力，即柯氏力為（負(fù)號(hào)的原因是從柯氏力的定義為一種慣性力而來(lái)）。

常見(jiàn)有關(guān)現(xiàn)象1）在北半球，澡盆泄水產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的水渦；在南半球，產(chǎn)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的水渦；赤道上不產(chǎn)生水渦。
2）在雙線道四根鐵軌中的內(nèi)側(cè)兩根鐵軌，總是比外側(cè)兩根鐵軌磨損得更厲害。

3）南北方向流的江流總是右岸被沖刷得更厲害，形成比左岸更陡峭的峭壁。

4）季風(fēng)的方向在柯氏力的作用下會(huì)發(fā)生一定偏移。

5）傅科擺實(shí)驗(yàn)：擺錘的運(yùn)動(dòng)平面會(huì)發(fā)生改變，每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的振蕩，在沙盤(pán)上新畫(huà)出的軌跡都會(huì)偏離原來(lái)的軌跡。2

應(yīng)用1）質(zhì)量流量傳感器：一種基于柯氏力的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的直接測(cè)量，同時(shí)也可以測(cè)量流體的密度。3

2）角速度傳感器：利用柯氏力來(lái)測(cè)量物體旋轉(zhuǎn)的角速度信息，基本原理如下公式所示

式中：F為柯氏力，m為質(zhì)量塊質(zhì)量， 為相對(duì)速度， 為要測(cè)量的角速度。