Re: [問題] 關於科氏力在低空與高空的兩個問題

作者: kbty245 (ä½ çš„Mircohole)   2019-10-28 23:49:12
※ 引述《pptricky (溫柔的pp寶寶)》之銘言:
: 想詢問兩個關於柯氏力在高空與低空相異之處的問題:
: 先附上課文內容:https://imgur.com/M2dWjft
: 1. 為何柯氏力在高空為何會和與氣壓梯度力達成立平衡?
: 柯氏力與轉動貫量守恆有關
: 但氣壓梯度力應該會與氣壓差、日照、海陸分布有關
: 那為何在高空兩者會達到力平衡?看起來是兩個完全沒相關的物理量
: https://imgur.com/EIpP5Zc
其實這個平衡不是真的平衡,而是所謂的“近似”
一個空氣塊在地球的旋轉座標中,會受到
1.科式力 2.氣壓梯度力 3.重力 4.摩擦力的影響
寫成方程式就像這樣:
DV/Dt=Co+P+g+Fr
DV/Dt:氣塊的加速度
Co:科式力 P:氣壓梯度力 g:重力 Fr:摩擦力
在大氣科學的領域中,我們會利用一個叫做“尺度分析”的方式去分析每一項的大小,然後我們發現,除了科式力和氣壓梯度力,其他項都非常小,對數值的影響幾乎可以忽略。也就是說,可以將Dv/Dt、g和Fr忽略掉
方程式就會變成:
0=Co+P
就變成課本上講的科式力會和氣壓梯度力平衡啦~
這個平衡在大氣科學上叫做地轉平衡
: 2. 為何靠近地面受摩擦力影響,柯氏力會變小?
: 柯氏力大小與風速無關吧跟轉動貫量才有關
: 課本柯氏力公式:https://imgur.com/78ImTW8
科式力和轉動慣量比較無關喔,有關的是角動量
試著想像一下,一個物體在地球上由南往北運動,他在地球上跟著一起轉動的半徑越來越小,但角動量在無外力矩作用下卻要守恆。
L=rmv,半徑如果變小 那沿切線方向速度就要增加,因此物體會開始往東有一個加速度,所以會逐漸向東偏轉,這就是科式力
所以今天如果改成由北向南移動,半徑變大,切線方向速度要變小,因此物體會受到一個向西的加速度,因此會逐漸向西偏轉
: 課本的意思好像是是摩擦力與柯氏力和力的總和會小於柯氏力
: https://imgur.com/HPuSAsI
: 那為什麼不是變成下面這樣
: https://imgur.com/fXXyqUk
上面那張圖再繼續演變下去就是你下面那張啦
: 還請各路高手撥冗解答
因為啊,科式力實際上跟你的速度大小有關,當你在接近地面的時候受摩擦力影響,速度變小,科式力也就變小了
另外還有一個重要的東西就是,科式力永遠會垂直於速度。所以科式力其實是不做功的,只會改變速度方向
科式力的向量表示:Co=-f(k x V)
科式力是速度的外積,因此恆垂直於速度
大概是這樣,希望有幫到你
作者: tigererichua (erichuang)   2019-10-29 00:14:00
大氣板版主學霸
作者: jackcrow (我不相信偶然)   2019-10-29 00:26:00
專業
作者: applejuicy (蘋果鳥~♥)   2019-10-29 00:58:00
作者: webster1112 (webster)   2019-10-29 01:29:00
高手出招 輕描淡寫
作者: opeminbod001 (nickname)   2019-10-29 13:08:00
這篇回的真好
作者: a895442006 (a8954420062006)   2019-10-29 22:04:00
好..好屌
作者: pptricky (蘇老頭)   2019-10-29 23:58:00
我是原PO謝謝妳

Links booklink

Contact Us: admin [ a t ] ucptt.com