有没有大佬能解释一下科里奥利力的具体含义？物理和数学的形象含义是什么？
2024-11-19 阅读 26
科里奥利力是一种出现在旋转参考系中的虚拟力，它会影响物体在旋转参考系中的运动。具体来说，当一个物体在旋转的参考系中运动时，由于参考系的旋转会导致物体相对于参考系有一种惯性力的效果，这个力就是科里奥利力。
在物理上，科里奥利力的形象含义可以理解为一种由于旋转而产生的偏离惯性运动的力，它会影响物体的运动轨迹，使得物体在旋转参考系中呈现出一些特殊的运动规律。
在数学上，科里奥利力可以用数学公式来描述，通常与旋转参考系的角速度、物体的速度和位置等因素有关。通过数学公式，我们可以准确地计算出科里奥利力对物体运动的影响，从而更好地理解和描述旋转参考系中的运动现象。
更新于 2024年11月21日
数学解释的人很多了。这里说个物理图像吧，其实很简单，就是相同角速度下不同半径的线速度不一样。想象一下现在存在一个旋转的圆盘，你和你的朋友站在圆盘的同一条半径的不同位置，并假设你朋友站的位置靠外。在圆盘这个参考系中，你看你的朋友，相对位置是不会变的，这个时候你沿着你和你朋友连线的方向扔一个东西，在地面参考系上，由于你的线速度和你朋友的线速度不一样，你扔的东西最终会落在你朋友的后方。但是从圆盘参考系的角度来看，你明明是沿着你和你朋友的连线方向扔的东西，最后却落在了你朋友的后面，导致这个横向相对运动的力就叫科里奥利力。注意这个和一般的惯性力的区别，一般的惯性力是沿着加速度相反的方向，圆周运动中，加速度是指向圆心的。
这么想：如果有两条传送带，速度不一样，你从一条跳到另一条，是不是会需要脚底提供一个横向的摩擦才能跟上？不然就会相对有滑动了？
现在，这个速度不一样，是由于在不同的半径造成的。再从离散改到连续。你就要直观的感受了。
听起来有点玄幻，但科里奥利力本身不算什么非常复杂的概念，因为它就是一种被独立命名的惯性力。而惯性力，则是牛顿力学中一种假想的等效出来的力，本身并不存在。
牛顿力学一般是应用在惯性参考系之中的，在这种参考系中，物体如果所受合外力为零，则要么保持静止，要么匀速直线运动。相比之下，如果某参考系相对于惯性参考系有非零的加速度，那么这个参考系就是非惯性参考系，简称非惯性系。在现实世界中，惯性参考系比比皆是（地面就是一个精度还可以的惯性参考系），所以牛顿力学能够正常应用并能够精确预测物体在未来某时刻的位置和速度，但如果在非惯性系中研究问题，牛顿力学明显不足，例如当惯性系中有个物体受到外力而作匀加速运动，那么取这个物体为原点所建立的参考系就是非惯性系，而在其中物体虽然仍然受到那个外力，但加速度是零，自然与牛顿力学不符，而更换参考系便会崩溃的理论显然是有缺陷的。
为此，牛顿在非惯性系中人为地引入了惯性力，这种力正比于物体质量，且与非惯性参考系的加速度等大但符号相反，那么这个力便能够平衡这个物体原本的外力而使其合外力为零，所以加速度归零；同时，在原惯性参考系中合外力为零的物体现在在非惯性系中受到一个惯性力的作用，所以会向后加速运动，这正好与其在非惯性系中的行为相符。
以上便是惯性力的因缘，而当非惯性系在惯性系中所进行的加速运动是圆周运动时，非惯性系的惯性力就是所谓的科里奥利力。所以，科里奥利力仅仅是一种惯性力，是一种特定场景中的惯性力。
顺便提一句，当圆周运动是地球自转时，这种科里奥利力又名夏尔谢夫力。
网上和教科书上把科里奥利现象给复杂化了。你只要掌握科里奥利现象的本质即可。
要明白在转盘上自由运动（随惯性无动力运动）的物体在运动的前后两个状态下：1、动能是守恒的；2、角动量也是守恒的。假如存在摩擦力做功的情况，动能就不守恒，但是角动量一定守恒。因此角动量守恒才是最本质的！
假如物体沿着半径方向向外运动，它相对转盘一定会存在旋转滞后的偏移，使得径向速度减小而切向速度增大，但是绝对速度大小不变，即动能守恒。从角动量守恒的角度思考也一样，二者殊途同归。
掌握这两个本质再进一步学习就水到渠成了。
首先要知道惯性力怎么来的，在一个惯性系中牛顿第二定律成立
\vec{F}=m\vec{a}\vec{F}=m\vec{a}
而在非惯性系里看(转动系)，为了维持牛顿定律成立
\vec{F}=m\vec{a}'+m\vec{a}_{牵连} \\ \vec{F}-m\vec{a}_{牵连}=m\vec{a}'\vec{F}=m\vec{a}'+m\vec{a}_{牵连} \\ \vec{F}-m\vec{a}_{牵连}=m\vec{a}'
就把左边多出来的那个叫惯性力，牵连加速度是两个系测出的加速度的差，其中参考系的转动和物体在转动系中的运动两者结合的部分取名叫科里奥利加速度，对应的惯性力叫科里奥利力。
说白了在惯性系中看，合力等于质量乘加速度，在转动系中看，加速度和之前相比少了一个科里奥利加速度，相当于受到一个反向的科里奥利力。
就和你在加速上升的电梯里，感觉重力变大了一样，其实是你相对于惯性系的地面有向上的加速度，在里面解释成额外受到一个反向的向下的重力。
下面这个模型可以看两者的差异，在惯性系中的直线运动，在转动系中看成了“受到”科里奥利力。
