马桶抽水的漩涡是地转偏向力造成的吗 马桶抽水的漩涡是不是地转偏向力造成的?
抽水的漩涡不是由地转偏转引起的。
1.地转偏转对厕所抽水的影响很小,根本没有什么有形的影响。器具的形状极大地影响了水流的方向。
2.地转偏转力是一种更常见的“力”的特例,它的名字叫科里奥利力。其实这不是真正的力。物理学家称之为惯性力,也就是说,物体的惯性产生的力。科里奥利力会出现在旋转的参考系中。只要一个物体在这个参考系中运动,它就好像受到一个垂直于运动方向的力,从而偏离了它的轨道。
3.科里奥利力喜欢找运动物体的麻烦。其公式为:Fic=-2ω×mv。这里M是物体的质量,ω是表示参考系旋转速度和方向的矢量(即方向和量的组合),V是物体在这个参考系中运动的速度矢量。这个乘号也很精致。它不是一般的2×3乘法,而是专门为向量设计的乘法,通常称为交叉乘法。Fic是这个物体在这个参考系中的科里奥利力。
4.我们总以为地球是不动的,其实地球一直在旋转。虽然自转不快,24小时才自转一次,但确实如此。所以地球实际上是一个旋转的非惯性系,任何运动的物体都会受到地球参考系中科里奥利力的影响。地球ω的方向是从南极到北极,那么在北半球,这个矢量大约是从地面到天空空,所以所有平行于地面运动的物体都会受到一个运动方向右边的科里奥利力的影响,然后向右偏转。同理,在南半球,这个矢量从天空空指向地面,那么一切都反过来了,作用在一个平行于地面运动的物体上的科里奥利力这次是向左的。
5.但是我们只需要稍微估算一下,就知道水流产生漩涡的原因是不是科里奥利力。假设水跑得和刘翔一样快,也就是每秒10米,速度完全和地面平行。即便如此,水流因科里奥利力而产生的加速度也最多只有每秒0.001米。如果马桶的直径是1m,水从马桶边缘直接流向中心,当到达中心时,科里奥利力引起的偏转不到半毫米,根本看不见摸得着的效果,更不用说我们平时看到的漩涡了。
6.其实排水管和马桶出现漩涡,大多是因为自身结构问题。有些厕所是专门设计用漩涡冲水的,这样无论你在地球上移动到哪里,都只能产生同一个方向的漩涡。至于一般的排水管,由于其结构的原因,有时更倾向于形成一个方向的漩涡,更多的时候会出现两个旋转方向的漩涡。
7.简单来说,地转偏转力是存在的,但其大小不足以产生日常生活中看到的水的漩涡。更大的影响是器具本身的不规则性。