判断|马桶漩涡方向可以判断南北半球吗不能,但是龙卷风可以

嗨,新的一天又开始了,我是你们的小可爱。在《名侦探柯南》中有一集说的是,柯南通过抽水马桶中旋涡的旋转方向判断出了处于南半球还是北半球,不得不感叹这个永远长不大的小学生睿智和渊博的知识,他判断的依据就是科里奥利力。科里奥利力是法国物理学家科里奥利为了修正牛顿力学的缺陷提出的。没有说错吧,牛顿不是神吗?他怎么还会错呢?牛顿确实会错,而且错的还挺离谱,这是因为牛顿力学的基础就错了,牛顿力学有一个前提条件,那就是绝对空间的存在,牛顿力学中所有的系统都是在相对于绝对空间运动,必须要在惯性系中才成立,要是系统中存在加速度牛顿力学就不成立了,后来爱因斯坦就是由此提出了狭义相对论。 判断|马桶漩涡方向可以判断南北半球吗不能,但是龙卷风可以
文章图片
水桶实验是牛顿提出的,大意就是"如果用长绳吊一水桶,让它旋转至绳扭紧,然后将水注入,水与桶都暂处于静止之中。再以另一力突然使桶沿反方向旋转,当绳子完全放松时,桶的运动还会维持一段时间;水的表面起初是平的,和桶开始旋转时一样。但是后来,当桶逐渐把运动传递给水,使水也开始旋转。于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状。运动越快,水升得越高。直到最后,水与桶的转速一致,水面即呈相对静止。"依据实验,水面只有在和水桶相对静止时(都不转或者一起同步旋转)才是平的,其他时候都是弯曲的,这就说明水的运动倾向不依赖于水相对周围事物的相对运动,而是取决于某个绝对参考系,这就是牛顿所说的绝对空间。看起来问题解决了,可是绝对空间在哪啊?牛顿没有说,后来人们说那就是以太,当然了,我们现在知道以太不存在,爱因斯坦就是否定了以太的存在提出了相对论,不过第一个反对牛顿的却不是爱因斯坦,而是马赫。马赫是一位科学大神,爱因斯坦一直尊称他为老师,他有一个教子就是著名的泡利,马赫认为绝对空间看不见摸不着,你牛顿怎么知道它存在啊,虽然你是上帝的宠儿,你也不能这么胡编乱造啊。马赫用整个星空背景取代了牛顿的绝对空间概念,马赫认为如果桶中水相对于整个星空背景无转动,水面是平的。当水相对于星空背景有转动时,水面是凹的。马赫的解释中,不需要绝对空间。表面看,马赫似乎只是用"整个星空背景"替代了牛顿的"绝对空间"。但二者却大有不同,马赫的解释是可以检验的,"星空背景"是人人都可以看到的,而"绝对空间"是检验不到的。其实不用这么麻烦,就在牛顿力学内部我们也可以推导出牛顿力学的缺憾。我们都在游乐场中玩过旋转木马,旋转木马就无法用牛顿力学解释。 判断|马桶漩涡方向可以判断南北半球吗不能,但是龙卷风可以
文章图片
在乘坐旋转木马的时候,我们都会感到要向外飞出去,因为我们的速度在不断的改变,我们就有了加速度,速度方向的改变也是加速度,并不是只有速度数值的增加或者减少才叫加速度,既然有了加速度,依据牛顿第二定律,那么我们一定就是受到了力,可是为什么我们没有飞出去,依照牛顿力学的解释,我们和马鞍之间的摩擦力抵消了这种向外飞的力,因此我们仍然保持静止状态,没有飞出去,到现在为止,牛顿力学还有用呢。不过这是我们站在地面上看的,但是对于坐在旋转木马上的我们来说,情况就不是这样了,在旋转木马上,我们受到了地球重力和马鞍对我们的支持力,这两个相互平衡就不考虑了,可是在水平方向呢,我们只受到了一个摩擦力,按照牛顿力学,受到了力就应该有加速度,我们就应该朝旋转木马的圆盘中心运动,可是我们没有运动啊,这说明牛顿力学是存在缺陷的。为了解决这个难题,科学家们违心的制造出了一种离心力,就是离心力和摩擦力平衡了,我们才没有向圆盘中心运动,不过要注意了啊,离心力是不存在的,这只是科学家们为了弥补牛顿力学的缺陷同时为了计算方便假设出来的一种力。要是觉得坐在木马上觉得闲得无聊,要站起来走两步呢,那就产生了科里奥利力了,不过谁会在旋转木马上走两步啊,安心坐在木马上共享人间繁华不香吗?为什么要站起来走两步,那多危险啊,这不是有病吗?要是这样说的话,我们每个人都有病,因为我们每天都在旋转木马上走动,别忘了,我们的地球每时每刻都在自转,这就是一个巨大的旋转木马,我们是不是每天都在地球上走动,所以说我们大部分时间都在感受科里奥利力。 判断|马桶漩涡方向可以判断南北半球吗不能,但是龙卷风可以
文章图片
现在我们知道了产生科里奥利力的条件,一是处于一个旋转参考系中,比如旋转木马比如地球,二是要有相对运动。下面我们来看看科里奥利力有多大,先来推导一下科里奥利力的公式。为了推导公式方便,麻烦阁下先从旋转木马上下来,我们用一个小球代替你,毕竟老这么转下去容易头晕,而小球就无所谓了,另外把旋转木马也简化一下,就是一个旋转的圆盘,这可不是我偷懒,科学家们就是这么玩的,他们说这叫奥卡姆剃刀原则。现在的情况就是小球m在转动参考系(其实就是圆盘)中沿着光滑凹槽运动(木马我给拆掉了)。 判断|马桶漩涡方向可以判断南北半球吗不能,但是龙卷风可以


推荐阅读