|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Кориолиса cила |
 | |
Анимация
Описание
При движении тела относительно вращающейся системы отсчета появляется сила инерции, называемая силой Кориолиса или кориолисовой силой инерции. Проявление силы Кориолиса можно рассмотреть на диске, вращающемся вокруг вертикальной оси. Схема, поясняющая возникновение силы Кориолиса показана на рис. 1.
Возникновение силы Кориолиса при движении шарика по вращающейся плоскости
Рис. 1
На диске нанесена радиальная прямая ОА и находится движущийся со скоростью V в направлении от О к А шарик. Если диск не вращается, шарик будет катиться вдоль прочерченной прямой. Если же диск привести в равномерное вращение с угловой скоростью 
, то шарик будет катиться по кривой ОВ, причем его скорость V относительно диска будет изменять свое направление. Следовательно, по отношению к вращающейся системе отсчета шарик ведет себя так, как если бы на него (перпендикулярно к его скорости) действовала какая-то сила, которая, однако, не вызвана взаимодействием шарика с каким-либо телом. Это - сила инерции, названная силой Кориолиса. Величина этой силы пропорциональна массе тела m, относительной скорости движения тела V и угловой скорости вращения системы w:
Fc=2mVw.
Сила Кориолиса Fc лежит в плоскости диска: она перпендикулярна векторам V и 
и направлена в сторону, определяемую векторным произведением [V 
]:
.
Сила Кориолиса как сила инерции направлена противоположно кориолисову ускорению ac :
.
Если векторы V и 
параллельны, то сила Кориолиса обращается в нуль.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Силы Кориолиса учитывают при расчете полета артиллерийских снарядов и ракет на больших дальностях, в теории гироскопов, турбин и др.
Упрощенная схема гироскопического успокоителя качки корабля представлена на рис. 4.
Схема гироскопического успокоителя качки корабля
Рис. 4
В - ось внутреннего кольца;
А - ось наружного кольца.
Большой гироскоп устанавливается в трюме корабля так, чтобы в начальном положении ось вращения его маховика была бы вертикальна. Это положение оси обеспечивается маятниковой подвеской гироскопа. Ось внутреннего кольца карданова подвеса гироскопа параллельна поперечной оси корабля. Роль наружного кольца карданова подвеса играет корпус корабля, продольная ось которого соответствует наружной оси карданова подвеса гироскопа.
Предположим, что волна подходит к правому борту и пытается накренить корабль относительно его продольной оси. Следовательно, к корпусу корабля вокруг продольной оси будет приложен момент внешних сил M, который передается на гироскоп. Этот момент вызовет прецессию 
гироскопа вокруг оси внутреннего кольца карданова подвеса. Прецессия создаст момент сил Кориолиса Mў, который, пока существует прецессия, будет равен и противоположно направлен моменту внешних сил M. Таким образом, момент сил Кориолиса Mў противодействует кренящему моменту M, в результате чего качка корабля значительно ослабевает.
Реализации эффекта
Непрерывный измеритель расхода жидкости
Техническая реализация - непрерывный измеритель расхода жидкости - показана на рис. 2.
Непрерывный измеритель расхода жидкости
Рис. 2
1 - резервуар;
2 -патрубок;
3 - корпус;
4 - шестерни;
5 - диск;
6 - электродвигатель;
7 -индуктивный датчик.
Расходуемая жидкость из резервуара 1 поступает в Т - образный патрубок 2, который смонтирован в корпусе 3 прибора на опорах с уплотнителями. На той части патрубка, которая находится внутри корпуса, закреплены шестерни 4 и диск 5. Посредством электродвигателя 6 как патрубок, так и диск приводятся во вращение вокруг оси ОО с угловой скоростью w. Вследствие вращательного движения жидкость, протекающая внутри разветвленных концов патрубка со скоростью v, как показано на рис. 3, будет вынуждена двигаться с кориолисовым ускорением ас.
Схема деформирования патрубка непрерывного измерителя расхода жидкости
Рис. 3
Сила инерции массы m жидкости, равная maс, вызовет деформацию концов Т - образного патрубка на величину s. Масса m и скорость v протекающей по патрубку жидкости зависят от ее расхода. Поэтому сила инерции 2mvw и порождаемая этой силой деформация s будут характеризовать расход жидкости. Измерив значение s с помощью индуктивного датчика 7, определяют величину массового расхода жидкости в любой момент времени.
Литература
1. Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика: Учебное пособие для студентов-заочников физ.-мат. факультетов педагогических институтов.- М.: Просвещение, 1978.- 416 с.
2. Шестов С.А. Гироскоп на земле, в небесах и на море.- М.: Знание, 1989.- 192 с.
3. Физический энциклопедический словарь: В 5 т. Т.2 / Под ред. Б.М. Вул.- М.: Советская энциклопедия, 1960.- 664 с.
4. Павлов В.А. Гироскопический эффект, его проявления и использование. 5-е изд., перераб. и доп.- Л.: Судостроение, 1985.- 176 с.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
