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图 2-30
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北半球的单摆摆球在图2-31的P处,假设具有摆动速度v′,因受科里奥利力的作用,摆球速度v′要沿图示曲线偏转,于是由v′方向表征的摆平面也将顺时针方向偏转.一般尺寸的单摆,因受各种阻尼作用,摆平面不会偏转.法国物理学家傅科(J. B. L. Foucault)于1851年在巴黎伟人祠的圆拱屋顶下悬挂一个长约67m大单摆,阻尼作用可以相对略去,观察到摆平面经32h(小时)旋转一周.从此,这样的摆称为傅科摆.傅科摆也可从运动学关系简单解释.例如悬挂在北极处的单摆,从地球中心系(惯性系)观察,摆平面不动,地球在逆时针方向旋转,于是摆平面相对地面便是顺时针方向旋转,周期为24h.运用球面几何知识,可以导得在纬度ψ处,摆平面旋转周期为
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图 2-31
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例10 如图2-32所示,半径R的水平圆盘绕通过盘中心O的竖直轴以角速度ω匀速旋转.盘上的射手站在边缘A处相对于盘以水平速度v0发射子弹,目标是直径AB的另一端随盘一起旋转的等高点B.设ω恒定不变,ωR≪v0,重力和空气阻力均可略,为击中B,试求发射方向与直径AB间的夹角θ,并确定子弹相对圆盘的轨迹线.
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图 2-32
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解 ωR≪v0,离心力可略,科里奥利力
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与磁场洛伦兹力
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类似,带电粒子在垂直于匀强磁场B的平面上作匀速圆周运动,子弹在垂直于定常ω的水平面上也作匀速圆周运动.由
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得圆半径
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为使轨道圆通过B点,必须满足几何关系R=rsinθ,即得发射角
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参照图2-33所示几何关系,可得轨迹圆圆心坐标为
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