水流方向怎么判断


探索水盆漩涡与地转偏向力的误解

洗脸盆放水时产生的漩涡,是逆时针还是顺时针?很多人深信是逆时针的,且坚信这是由地转偏向力影响的。但实际上,这是一个误解。下面我们来详细探讨这个问题。

我们要明白什么是地转偏向力。它是我们在牛顿力学中引入的第三类惯。当我们开车时,感受到的加速或减速时的惯,以及转弯时受到的离心惯,都是物体在直线或圆周运动中所感受到的惯。而地转偏向力,则是在一个转动参考系中运动时,感受到的一个垂直于运动方向的惯。

为了更好地理解这个力的产生,我们可以想象地球的自转。地球从西向东逆时针自转,赤道的线速度较大,随着纬度增加,线速度逐渐减小,直至北极地区线速度为0。当一阵风从赤道吹向北极时,由于赤道地区的线速度较大,风在行进过程中会向右偏转,形成曲线路径。这种惯的影响,就是我们所说的地转偏向力。它的大小和方向受到地球的转动情况、运动物质的质量和速度的影响。只有在转动参考系中运动的物体才会受到这个力的影响。

那么,对于水盆漩涡的问题,如果在北半球,水流受到地转偏向力的影响应该形成逆时针漩涡。但实际上,大量实验证明,水流旋转的方向并不完全受地转偏向力控制。曾经的一档节目进行的实验表明,水流的旋转方向并不固定,既可能是逆时针,也可能是顺时针,这与地理位置并无绝对关联。

为什么地转偏向力没有影响到水流呢?主要有两个原因。水流速度较慢,向中心聚拢的速度也慢,因此地转偏向力的影响非常微小,几乎可以忽略不计。我们平时跑步、打台球时,并不会考虑地转偏向力的影响,就是这个力非常小的缘故。水流向中心靠拢时运动的距离短,水盆大小有限,即使产生微小的加速度,但由于运动距离短,几秒钟内水就流入了下水道,所以偏移的大小也可以忽略不计。