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科里奥利力

时间:2024-01-13 14:31:36 编辑:连笔君 来源:连笔字网

“科里奥利力”是力学中一个不太好理解的概念。它是为了在惯性系统里解决非惯性问题而提出的一个“假想的”力。与圆周运动中提出“离心力”理由相似。有了这个假设的力,非惯性系统中不少问题变得容易解决。

如果有一个做均速直线运动或静止的平台,你在这个平台上沿着一条直线行走是没有问题的。但是,如果平台在围绕一个轴转动,你想从轴心走向边缘并且走出一条直线,那是不可能的。平台转动时,不同半径处的线速度是不同的,靠近轴心处线速度较小,越远离轴心,线速度越大。当你从轴心迈出第一只脚时,这只脚将和平台一起旋转,你的身体由于惯性将力图维持原来的方向,因此你会感到似乎有一个力在把你推向平台旋转方向的反方向。这其实不是真有那个力,而是惯性作用的结果。

教科书里虽然讲到了科里奥利力,例举了这个力对河岸冲刷及季风等自然现象的影响,但是身边却无法直接看到这个力,也无法体会这个力的作用效果。

中国科技馆一期展厅就有一个名为“哥(科)氏力”的展品,清楚地向公众展示了“科里奥利力”。它由一个大圆盘、两个小圆盘和一条传送带构成。传送带由小圆盘带动,可以正、反向转动。大圆盘可以绕轴心转动。当大圆盘静止时,无论小圆盘正转、反转,传送带都是绷直的。展品上有两个按钮开关,分别控制大、小圆盘的转动,控制小圆盘的开关优先,顺序按反,展品不动。

中国科技馆二期展品“科里奥利力”

观众按照说明牌指示,先让小圆盘转起来,这时传送带是直线。然后启动大圆盘。当大圆盘转动起来后,奇妙的现象立刻呈现在观众眼前:两条笔直的传送带像受到无形的力,彼此靠拢,几乎吸在一起。如果再做一次,让小圆盘反向转动,两条传送带将会向外分开。

中国科技馆一期展品“哥氏力”

这个展品是中国科技馆研究员黄体茂先生原创的。它形象生动地展示了科里奥利力,展品结构简单,效果明显,深受欢迎。展出后,有的老师带学生来这里上课,有的地方馆移植。现在已有厂家把它作为科普仪器批量生产,中国科技馆二期展厅保留了它。

这样的展品,可贵在于创意。一个好的创意,除了知识的积累、经验的积淀,还要有对科技馆展品要素的深刻认知。

【作者】中国科技馆刘锡印

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