
【化】 Coriolis acceleration
a branch of academic study; family; pass a sentence; section
【化】 family
【醫】 department; family; family systematic
【經】 accountant's department; division head; section
inner; liner; lining; neighbourhood
【法】 knot; sea mile
abstruse; profound
benefit; favourable; profit; sharp
【化】 acceleration
科裡奧利加速度(Coriolis acceleration)是經典力學中描述非慣性參考系下物體運動的重要概念,得名于法國物理學家加斯帕爾-古斯塔夫·科裡奧利。當物體在旋轉參考系中運動時,即使其在慣性系中保持勻速直線運動,仍會因參考系本身的旋轉而産生該加速度。其數學表達式為: $$ vec{a}_c = 2vec{omega} times vec{v}' $$ 其中$vec{omega}$為參考系的角速度矢量,$vec{v}'$為物體相對于旋轉參考系的速度。
該加速度的物理意義體現在地球科學和工程學領域。例如,北半球運動的物體會因地球自轉産生向右偏移的現象(南半球向左),此效應顯著影響大氣環流和洋流模式。在機械工程中,旋轉機械(如渦輪機)的動力學分析必須引入科裡奧利加速度修正項以保證計算精度。
權威文獻将科裡奧利加速度歸類為非慣性系動力學的基本組成部分,其本質是參考系變換産生的牽連加速度與相對加速度的耦合結果。劍橋大學物理系教材指出,該加速度不改變物體的動能,僅反映不同觀察視角下的運動學差異。
參考來源
科裡奧利加速度是經典力學中描述非慣性參考系下物體運動的重要概念。當物體在旋轉參考系中具有相對速度時,即使該參考系本身勻速旋轉,也會産生這種表觀加速度。其核心特征如下:
數學表達式
科裡奧利加速度的矢量公式為:
$$
vec{a}_c = 2vec{omega} times vec{v}_r
$$
其中$vec{omega}$為參考系角速度,$vec{v}_r$為物體相對于旋轉系的運動速度,$times$表示矢量叉乘。
方向判定
加速度方向始終垂直于物體運動方向與旋轉軸方向構成的平面,符合右手螺旋定則。例如地球北半球水平運動的物體會向右偏轉,南半球則向左。
物理本質
源于參考系旋轉導緻的坐标系方向持續變化。即使沒有真實受力,觀察者在旋轉系中仍會感知這種"虛拟力"效應,需引入該加速度項才能滿足牛頓定律。
典型應用場景
需注意與離心加速度的區别:離心加速度由物體所處位置決定,而科裡奧利加速度必須存在相對運動才會顯現。兩者共同構成旋轉系中的慣性加速度修正項。
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