关于地面摩擦力影响风的方向的问题
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发布时间:2022-07-17 05:28
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热心网友
时间:2024-11-17 20:48
因为空气是流体,流体的流动特性和刚体是两样的,高中物理里几乎所有的问题都作刚体假设的,这对流体是不适用的。比如说,有一个木块,那么不管这木块怎么运动(假设是刚体),那他还是原来那个木块的样子,形状密度都是不变的,但是流体就不一样了,原来放在一个瓶子里的水是一个瓶子的形状,倒出来以后完全变了。
这种问题要用流体力学来解的,牛顿的基本理论是适用的,但是表达式不是那么简单的,不是一个f=ma就解决的。一般用纳维-斯托克斯方程来描述,这个方程是*的偏微分方程,方程本身的数量小于未知数,还要补充边界条件(就是说在你要研究的流体和别的物质交界的地方的条件),和方程合在一起解方程,显然放进不同的边界条件以后解出来的未知数的值就不一样了,对于你说的这个问题,边界条件这个交界处指的就是地面。
举个例子来说,地上有一堆碎纸,你拿个扇子对着垂直向下去扇,地上的碎纸肯定不是都垂直向上这么简单的。
热心网友
时间:2024-11-17 20:48
首先要纠正你物理学上摩擦力的方向可以不是跟物体运动
方向相反,可以是同向的.你是不是在地理书上看到的?
是两个相互接触的物体作相对运动时,接触面之间所产生的一种阻碍物体运动的力。大气运动中所受到的摩擦力一般分为内摩擦力和外摩擦力。
内摩擦力是在速度不同或方向不同的相互接触的两个空气层之间产生的一种相互牵制的力,它主要通过湍流交换作用使气流速度发生改变,也称湍流摩擦力。其数值很小,往往不予考虑。
外摩擦力是空气贴近下垫面运动时,下垫面对空气运动的阻力。它的方向与空气运动方向相反,大小与空气运动的速度和摩擦系数成正比,其公式为
R=-kV (4·11)
式中R为摩擦力,k为摩擦系数,V为空气运动速度。内摩擦力与外摩擦力的向量和称摩擦力。摩擦力的大小在大气中的各个不同高度上是不同的,以近地面层(地面至30—50m)最为显著,高度愈高,作用愈弱,到1—2km以上,摩擦力的影响可以忽略不计。所以,把此高度以下的气层称为摩擦层(或行星边界层),此层以上称为自由大气层。
上述四个力都是在水平方向上作用于空气的力,它们对空气运动的影响是不一样的。一般来说,气压梯度力是使空气产生运动的直接动力,是最基本的力。其它力是在空气开始运动后产生和起作用的,而且所起的作用视具体情况而有不同。地转偏向力对高纬地区或大尺度的空气运动影响较大,而对低纬地区特别是赤道附近的空气运动,影响甚小。惯性离心力是在空气作曲线运动时起作用,而在空气运动近于直线时,可以忽略不计。摩擦力在摩擦层中起作用,而对自由大气中的空气运动也不予考虑。地转偏向力、惯性离心力和摩擦力虽然不能使空气由静止状态转变为运动状态,但却能影响运动的方向和速度。气压梯度力和重力既可改变空气运动状态,又可使空气由静止状态转变为运动状态。
希望有帮助~~~~~~~~~~