——奇妙的地球自转
体育运动离不开科学。田径比赛的径赛项目中,运动员都是按规定向左转弯的,即从上往下看运动员是逆时针跑,作出这样的规定原来只是按经验,至于其中的科学道理国内外学曾有过一番争论。现在争论基本上已经统一:奥秘在于地球自转所引起的科氏效应。
按照力学中的科里奥利理论,在转动参照系上运动的物体,其方向即与参照系的角速度方向垂直,又与物体的运动方向垂直。这时的惯性力称为科氏力,它与科氏加速度的方向相反。地球自转角速度的方向是指向北方的。于是按科氏理论,在北半球的径赛场上,运动员的科氏加速度的水平分量指向左侧,科氏水平分量指向右侧。根据作用与反作用规律,地面将给运动员一个指向左侧的作用力,所以运动员向左侧转弯比较省力。
由于地球的自转角速度为7。3*10-5弧度/秒,径赛运动员所受的科氏惯性力至多只有5*10-2牛顿左右,实际上是很微弱的。但是在另一些场合,由于积累作用,影响会是很显著的。
例如在前苏联,向北冰洋流去的那些河流总是河床的右岸(顺着河水流动方向看)容易被冲刷。这同样是由于北流河水科氏加速度向西,这个加速度是河床东岸对河水作用西向力的结果。反过来,河水必对右岸作用向东的反力即科氏力,它的成年累月的作用就导致了右岸的剥蚀陡峭。
为了验证这一点,大家还可以做一个简单的实验。家里洗衣机洗好衣服后,把衣服捞出来,等水静止了,这时打开洗衣机的放水塞,你就会发现洗衣机内的水流旋涡总是逆时针的。更有甚者,发生在北半球的龙卷风,从上望下看,它的旋涡也总是逆时针的。
由此大家也可以想到,在赤道处做水平运动的物体,科氏力没有水平分量,原来静水下泄就不会有旋涡。龙卷风可以通过赤道,但很难在赤道附近发源。至于在南半球,情形正好与北半球相反,水平运动的科氏加速度应当指向右侧,实际上应当规定运动员向由转弯才对。所以,国际田联1912年做出的运动员左手为弯道内侧的统一规定,对于南半球的径赛来说,就只能从运动习惯上理解,而不能从力学角度考虑其利弊了。
[你来想一想]:
我们都知道,当汽车行驶的里程长了之后,轮胎会有磨损.那么你是否注意到,一般情况下,是轮胎的左边磨损的厉害,还是右边磨损的厉害?想一想,能想到这其中的原因吗?
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