牛顿运动定律分析报告.ppt

潮汐（tide） 混 沌 运 动 2. 物体 m 在 S＇中运动 设物体 m 在 S＇中有速度 ， 有关的惯性力。 先看一个特例： · r m ω=const. S′ S O v′ 光滑凹槽 ● 在惯性系（地面）S： 在非惯性系（桌面）S′： 向心加速度 ， （1）科里奥利力 则在 S＇中看， m 除受惯性离心力外， 还要附加一个与速度 把 变换为： （《辅》P179-185）， 引入角速度矢量 w r ω 令 惯性力： 则有： 在转动参考系 S′中，牛顿第二定律形式上成立。 科里奥利力（Coriolis force），简称科氏力。 就是惯性离心力， 中 ● m 称作 总惯性力： 一个科里奥利力（Coriolis force）： S? 中牛顿第二定律为： 可以证明， 一般情况下， 在匀速转动参考系 运动物体除受惯性离心力外， 中， 都还要附加 东 西 南 北 w 在地面系看：地球不转，摆面转。 在恒星系看：地球转，摆面不转。 恒星 科里奥利力来源于恒星的引力! ？ 物体的惯性依赖于宇宙及其分布 ?马赫原理 不同意见： 宇宙物质分布不对称 ? 惯性不对称 ？ ▲ 强热带风暴漩涡的形成。 ▲ 河岸冲刷，双轨磨损(北半球右，南半球左)。 北半球的科氏力 信风的形成 风暴漩涡的形成 ▲ 落体偏东。? ◆与科里奥利力（科氏力）有关的问题 ▲ 赤道附近的信风 （北半球东北，南半球东南）。 旅行者2号拍摄的木星表面的旋涡气流 傅科摆 ▲ 傅科摆 摆锤28kg，摆平面转动） ? 顶视 1 1? 2 2? 3 摆平面转动周期 北京， 巴黎， 这是在地球上验证地球转动的著名的实验。 （傅科，1851，巴黎伟人祠，摆长67m， 地球 摆 海面上两个突起部分，分别出现在离月球最近和最远的地方。 主要由月球引力和地球公转引起。 太阳对海水的引力比月球的大180倍，为什么主要由月球引力引起？ 引起潮汐的力—引潮力 ？ a0 大飞船 地球 · v C ▲ 潮汐（tide）与惯性力 问题： (2)为什么潮汐同时在向月和背月侧发生？ 解释： 由于引力不均匀（有引力梯度）才引起潮汐。 惯性力 引力 引力分布不均匀 （有引力梯度） · D · E · A · B 指向地心 · C 地球 引力不能完全被惯性力抵消 · D · E · B · A (1) 为什么月球对潮汐的影响比太阳大？ 绕地球与飞船共同的质心转动 在加速度为a0的平动非惯性系中观察 v 自由降落“大升降机”中的引潮力： 引潮力=引力+惯性力 B A C D E 引潮力 引潮力是被惯性力抵消后的“残余的力”。 A B C D E 引力 惯性力均匀 引力和惯性力 不均匀 加速度 地球自转引起的惯性离心力已包括在海水视重中，所以只考虑在引力场中地球的平动。 忽略海水相对地球的流动引起的科里奥利力。 海水受的引力不均匀，不能与惯性力严格抵消，引起潮汐。 r r R C C x 地球 月球 ?m F惯 F引 ? 地-月系统 海水 ?m 受月球的引力： ?m 受的惯性力，等于把它放在地心C处时所受引力的负值 r r R C C x 地球 月球 ?m F惯 F引 ? 引潮力： 用到了 因 R/r 1，按 R/r 展开只取到一次项 引潮力在地表分布： 地球自转，一昼夜有两个高峰和两个低谷扫过每一个地方，形成两次高潮和两次低潮。 C x y q ? =0、? —背离地心，形成海水的两个高峰。 ? = ? ?/2 — 指向地心，形成海水低谷。 所以，潮汐主要由月球引力引起！ 月球引潮力是太阳引潮力的 2.18 倍： 地 地 引潮力对固体也有作用。若伴星轨道小到某一临界半径之内，会被主星的引潮力撕成碎片。 地 日 月 月 地 日 大潮 小潮 1994年7月实验观测到了彗星与木星碰撞前被撕裂的碎片。 太阳引起的潮高： 月亮引起的潮高： 一般情况下，?hS 和 ?hM 是矢量相加的， 只有太阳、地球和月亮几乎在同一直线上时， 二者才是算术相加的。 地球 月亮 涨潮 落潮 月球对地面上海水的引潮力 落潮 涨潮 月 月 日 地 地 大潮 小潮 大潮与小潮 日 引潮力常触发地震， 地震常发生于阴历初一、十五附近（大潮期）。 1976.阴7.2,唐山 1993.阴8.15,印度 1995.阴12.17,神户 2001.阴2.1,四川雅江 如： 2001.阴2.2,印尼 ▲ 固体潮（形变）： 月 变形滞后，造成地 球对月球引力矩， 阻止月球自转 · · 地球 ● 使月球自转和公转周期最终达到一致。 影响： ● 使地球自转变慢。 ● 使接近大星体的小星体（r rc）被引潮力撕碎。 化石生长线判断： 3亿年前，一年约400天。 由植物年轮，珊瑚和牡蛎 如SL?9