自然界中的旋涡是怎样产生的这同一个旋转量杯中产生的等压液面现象有什么异同.doc

题目：自然界中的旋涡是怎样产生的?这同一个旋转量杯中产生的等压液面现象有什么异同车辆081 080505113 魏岩自然中漩涡的产生：由于地转偏向力，物体在地球表面垂直于地球纬线运动时，由于地球自转线速度随纬度变化而变化，由于惯性，物体会相对地面有保持原来速度的运动方向的趋势，这就叫地转偏向力。在北半球，物体从南向北运动，地球自转线速度变小(赤道处线速度最大)，物体由于惯性保持线速度不变，于是就向东偏向，相对运动方向来说就是向右。从北向南运动时，地球自转线速度变大，于是就向西偏向，相对运动方向也是向右。所以在北半球物体运动时统一受到向右的地转偏向力。同理，物体在南半球运动时统一受到向左的地转偏向力。现在再来看这个水流产生的漩涡.假如没有地转偏向力的话,那么水流将会沿着从中心出发的放射状线条流入.流入速度方向指向中心。例如在著名的赤道之国厄瓜多尔的赤道线上，用漏斗注水实验时，水流呈垂直下降而不形成漩涡。在北半球，流入速度方向偏右，所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置，这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。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。旋转量杯中产生的等压面：当量杯静止时，容器中自由表面为一水平面，当容器由静止开始旋转时，自由表面会形成一个涡，涡得得大小随着转速的增大而增大，当转速稳定后，我的大小和形状也相机稳定，此时容器中液体作为一个整体运动处于相对平衡状态。建立如图所示的坐标系，坐标原点处于涡的最低点，与容器之间无相对运动，也就是说坐标以同样的角速度w转动。此惯性系为非惯性系。将其带入压强微分公式（）可得：根据边界条件当r=0 z=0时，p=,于是得：则此时为作等角速度转动的相对平衡流体的静压强分布规律。由此式可知，此时静压强的大小不但和z坐标有关，而且和半径有关。且旋转形成的曲面为一等压面。综上所述两者有本质的区别，漩涡是由于地转偏向力的作用而形成的，而且跟所属半球旋转方向不同，而旋转量杯中的涡流是由于向心力作用的缘故，进而产生压强差而形成液面差。其实地转偏向力也是向心力，都是只改变物体的运动方向而不做功。下面是地转偏向力和向心力的区别：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，下面我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到南边就比地球转的线速度显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏了。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度超前了，也就前进方向上向右偏了就。 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离心力。 最后，南北两极地转偏向力最大！参考文献：工程流体力学 北京大学 杨建国 百度百科：漩涡 地转偏向力