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地转偏向力是高中地理必学的一个重要知识点,作为一个文科生,我对这个知识点掌握地还比较不错。接下来我会结合图示给你讲解一下地转偏向力。
原因:由于地球的自转,使得水平运动的物体产生偏向。地球的自转石,地表气流水流的运动方向相对于地球地面发生偏转,这个力就叫地转平衡力。(可以用手掌来记忆)
影响:受地转偏向力的影响,沿地表水平运动的物体运动方向会发生偏转。在南半球向左偏转,在北半球向右偏转,赤道处不发生偏转。且纬度越高,运动速度越快,偏转越大。
具体影响:洋流,风的形成等。
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地球偏向力(地转偏向力) 亦称科氏力(科里奥利力),因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。 是常被引入的第3类惯性力,前两类为平动惯性力和惯性离心力,当物体相对做匀速圆周的参考系有速度时,引入此力,由于比较复杂,很少被讲到,所以经常被人遗忘,表达式为F=2v×ω(矢量式,×为叉积) 由于地球自转而产生作用于运动空气的力,称为地转偏向力,简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在),只能改变(水平运动)物体运动的方向,不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内,故只有垂直地转偏向力,而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上,故只有水平地转偏向力,而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上,地平面绕着平行于地轴的轴旋转,轴与水平面有一定交角,既有绕平行于地平面旋转的分量,又有绕垂直于地平面旋转的分量,故既有垂直地转偏向力,也有水平地转偏向力。 原因简述如下:物体为保持水平惯性运动,经纬网因随地球自转而产生相对加速度。 简明推导 首先请明白: 1.物体的速度是有方向性的,圆周运动的物体在某一时刻的运动方向与圆周切线方向平行。 2.物体受到的万有引力是指向地心的,它可以分解成两个力,一是使物体保持与地球自转同步的离心力,另一个是重力。 画一个○,圆心表示地心,过圆心做垂直的两条虚线。一条表示地轴,,在圆圈的线上找一个点(最好是右上半边),在这个点上画一条虚线与地轴垂直,再画一条虚线与地轴平行。 我们来分析这一点的受力:向地心方向画一个力,这是万有引力,将这个力延刚才画的那两条虚线分解,其中一个是向心力,另一个是重力。 我们拿长江做一个例子: 当水静止时,一切正常。他与周围的物体相对静止。 长江相对于地球是自西向东流,地球自传也是自西向东转,因此在某一时刻,以长江上的某一点来说,水流的线速度大于该点的自转线速度。由于速度变大,如果想要保持原来的状态,该点需要受到更大的向心力,但此时万有引力没有变化,万有引力在与地轴垂直方向的分力也没有变化,该点由于受不到足够的向心力,所以会做离心运动,他的圆周运动的半径会变大。对于长江来说,圆周运动半径变大只有一个方法——向低纬度移动。这样从上空看,长江水向右偏了。 存在条件 非赤道地区对于地面拥有水平运动方向速度分量的物体 大小 f=2mvωsinφ(后附证明) m为物体质量 f为地转偏向力的大小 v为物体的水平运动速度分量 ω为地球自转的角速度 sin是正弦函数 φ为物件所处的纬度 方向 垂直于物体速度的水平分量方向,北半球向右,南半球向左 地理意义 对于洋流,河流,风及其他具有水平运动的事物产生影响。 地转偏向力与生活 作者:姚清奎 文章来源:四川宜宾江安二中 点击数:1543 更新时间:2007-8-16 沿地表水平运动的物体在地转偏向力的作用下运动方向发生了偏移,使许多自然现象都受其影响,同时也影响着人类的生产和生活,请看下面五例:(以北半球为例) 一、水漩涡的形成。 当我们打开水龙头向塑料桶中注水时,当水库放水(放水口在水下)时,水槽放水时等,都会看到在水面形成漩涡。注水时呈顺时针旋转,放水时呈逆时针旋转。如下图: 图中虚线是表层水的原始流动方向,实线是水的实际流动方向。当向桶中注水时,水从注水点向四周流动,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈顺时针方向旋转。南半球则呈逆时针方向旋转。放水时表面水都流向下层出水点,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈逆时针方向旋转。南半球则呈顺时针方向旋转。 不过江河中的漩涡不一定符合这一规律,因为它还受到河床特征的影响。 二、车辆和行人靠右行。 不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行,但靠右行是最为合理的。如下图: A图为靠左行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向道路中间,更容易与对面过来的车辆相撞,发生车祸的频率会更高。B图为靠右行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向路边,路边是司机开车注意力的集中点,司机会不断调整方向来保证行车安全。 车辆靠右行导致人也靠右行,这样更安全些。由于长期习惯,所以人们无论在哪里行走都喜欢右行。 三、左右鞋磨损程度不同。 这种现象现代人已经难看到,因为一双鞋穿的时间太短,表现不明显。我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新。如下图: 这是由于两只鞋的受力差异而形成的。在北半球,由于地转偏向力作用于右侧,所以人们常发现右鞋磨损比左鞋要多些;而南半球由于地转偏向力作用于左侧,所以左鞋磨损比右鞋要多些。 四、跑道上逆时针跑行。 在跑道上跑行,人们总喜欢沿逆时针方向。如下图: A人是逆时针方向跑,正好在弯道处。从图上可以看出,地转偏向力向外,身体倾斜产生一个向内的向心力,二力方向相反,更易平衡,过弯道处不易跌倒。B人是顺时针方向跑,也正好在弯道处。从图上可以看出,地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同,不易平衡,过弯道处易跌倒。 人类的发源地都在北半球,人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯,所以哪怕到了南半球,人们还是习惯于这样的行为。 五、机械设备都是顺时针旋转。 我们所见到的电扇、电机、柴油机、水轮机等都是顺时针旋转。如下图: 从图上可以看出,在北半球顺时针旋转,地转偏向力指向轴心,有于物质的向心作用,使机械设备更耐用、更牢固。而逆时针旋转时地转偏向力指向外,有于物质的离心运动,机械设备易损坏,使用寿命缩短。
形成:
原因简述如下:物体为保持水平惯性运动,经纬网因随地球自转而产生相对加速度。 下面是“算如流”给出的通俗解释地转偏向力
首先要说明的是,地转偏向力向右是在北半球,在南半球则都向左,当然这些向右向左都是相对于前进方向来说的,下面说的都是北半球的情况。
1.由于各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,所以线速度大,所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了,所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样,由快的地方到慢的地方,速度‘超前’了,前进方向上也就向右偏了。
2.沿纬线向东西方向飞,这时候由于重力的方向指向地心,而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心,你可以好好想想,所以由于这个角度,向心力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力,所以一综合,也会往右偏。
3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心,二者重合了,正好重力可以抵消掉向外的力。 最后,南北两极地转偏向力最大。
推导过程:
当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时,它最初的向东的动量在地表开始改变。我们知道,地球是由西向东旋转的,赤道地区旋转的线速度最大,随着纬度越高,线速度越来越小,到了极点减为零。设想空气从低纬度地区移向北极:在最初,空气是具有与源地相同的向东速度的;当空气接近极点时,在那儿的地球转动为零,而这股空气却继续保持着它原来的向东的动量(假设没有因为摩擦而耗损的话),于是它会相对于目的地的地表转向东面。这样,即使空气以相当直的路线越过纬线向极地方向前进,相对于地球,它看起来会是同时朝东转向越过经线。 一个名叫古斯塔·加斯佩德·科里奥利的法国人在1835年最先用数学方法描述了这种效应,所以科学界用他的姓氏来命名此种力。我们通常也称它为地转偏向力。在北半球,科里奥利力使风向右偏离其原始的路线;在南半球,这种力使风向左偏离。风速越大,产生的偏离越大。于是,在北半球,当空气向低压中心辐合时会向右弯曲,形成了一个逆时针方向的旋转气流。从高压中心辐散出来的空气,则因为向右弯曲而形成了顺时针方向的旋风。我们把逆时针旋转的叫做气旋,把顺时针旋转的叫做反气旋。在南半球,上述的情形正好相反。
首先将运动分为纬线(速度记为vx,正方向与地球自转方向相同)和经线(速度记为vy,正方向自南向北),并设地球半径为R,地球角速度为ω,物体质量为m,纬度为θ(北纬正值,南纬负值),一切计算忽略公转。
纬线方向
若物体静止,则其相对于太阳速度为v0=ω*R*cos θ……① 受向心力fn0=v0^2/(R*cos θ)*m……② 又此时相对地球静止,因此所受合力即为向心力fn0,该力 与大地平行方向上的分力 即为 向心力在与大地平行方向上的分力,也即fn0*sin θ 当物体沿纬线方向以速度vx运动时,相对于太阳速度为v=vx+v0 受向心力fn'=(vx+v0)^2/(R*cos θ)*m……③ 此时所受地球的引力、支持力等合力在与大地平行方向上不变,仍为fn0*sin θ。但向心力已变为fn'*sin θ。 若以地球为非惯性参考系,则该物体受到惯性力:fn=fn'*sin θ-fn0*sin θ……④ 由①②③④得:fn=(2vx*v0+vx^2)/(R*cos θ)*m 又因为vx<<v0,所以fn≈2*vx*v0/(R*cos θ)*m*sin θ=2*vx*ω*m*sin θ 方向与fn'方向相反,即北半球向右,南半球向左
经线方向
(仅供参考,不熟悉微积分的可跳过直接看定性的分析) 对纬度为θ的物体,其所在纬度线速度为v0=ω*R*cos θ 以θ为自变量,对v0求导得dv0=-ω*R*sin θ dθ……① 对于沿经线运动的物体,其经线方向的角速度ω=dθ/dt=vy/R……② ②带入①得dv0=-vy*ω*sin θ dt 整理即a=dv0/dt=-vy*ω*sin θ 又物体沿经线的速度v也是随地球自转转动的,加速度为v*ω*sin θ,证明同向心加速度,此处略 这是地球相对于物体的加速度,则物体相对于地球的加速度为a=vy*ω*sin θ+v*ω*sin θ=2*vy*ω*sin θ 这就是科里奥利力产生的加速度,则科里奥利力为f=m*a=2vy*ω*m*sin θ 方向与地球自转方向相同(所有变量为正值),进而推知北半球向右,南半球向左 定性分析:越靠近赤道,线速度越大,而如果物体在纬线方向的速度保持不变,并沿经线向赤道运动时,物体的线速度就会小于地球的线速度,表面上看就是受到了地转偏向力被拉慢了,同时沿经线运动速度本身也在随地球自转改变,加速度方向与前者相同。其他情况与此同理。
综述
物体以速度v运动时(v=√(vx^2+vy^2)),受到科里奥利力f=m*√(4*vx^2+4*vy^2)*ω*sin θ=2mv*ω*sin θ,方向北半球向右,南半球向左,赤道上不受力。
形成原因:
由于除南北两极外,各纬度的角速度都一样,从北向南飞的时候,南边的圈大,即越向南纬线越长,所以线速度大,所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了,所以其就由于惯性表现出往右偏。
向北也一样,由快的地方到慢的地方,速度“超前”了,前进方向上也就向右偏了。
地转偏向力是由于地球自转而使地球表面运动物体受到与其运动方向相垂直的力。全称地球自转偏向力。地转偏向力不会改变地球表面运动物体的速率(速度的大小),但可以改变运动物体的方向。
扩展资料
地球自转偏向力对气流和水流的水平运动影响最为突出。
例如,赤道两边地区的气流向赤道方向流动时,假如没有这种偏向力的影响,赤道以北应该经常刮北风,赤道以南应该经常刮南风。但是由于受到地转偏向力的作用,风向发生了改变,赤道以北向右偏,形成了东北风;赤道以南向左偏,形成了东南风。
地球自转偏向力对天气系统的影响也尤为重要。在热带海洋的表面,受气压梯度力和地转偏向力的共同影响,会使水蒸气生成最严重的自然灾害──热带气旋(热带风暴、台风、飓风),其发生频率之高、累积损失之大,远远超过了地震带来的灾害。
另外,大气运动和近地面风带造成海洋水体运动,形成规模很大的洋流,地球自转偏向力会迫使洋流在运动过程中使其流动方向发生改变,而这变化对调节海洋水热分布、海水的净化、渔业生产、远洋航行和天气预报等都有重大的意义。
百度百科-地球自转偏向力
因为地球收到地转偏向力的影响,所以北半球向右偏。在北半球,科里奥利力使风向右偏离其原始的路线;在南半球,这种力使风向左偏离。风速越大,产生的偏离越大。
于是在北半球当空气向低压中心辐合时会向右弯曲,形成了一个逆时针方向的旋转气流。从高压中心辐散出来的空气,则因为向右弯曲而形成了顺时针方向的旋风。
地转偏向力形成的原因。
当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时,地转偏向力最初的向东的动量在地表开始改变。我们知道,地球是由西向东旋转的,赤道地区旋转的线速度最大,随着纬度越高,线速度越来越小,到了极点减为零。
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