在小河橋上,你可以看見,湍急的河水匆匆忙忙地向前奔流,一遇上橋墩,速度突然改變,水就旋轉(zhuǎn)流動(dòng)著,形成一個(gè)個(gè)旋渦。在湖中平靜水面上,劃船迅速前進(jìn)時(shí),你望船后也可看到有很多很多的旋渦。但你可能沒有注意觀察過旋渦旋轉(zhuǎn)方向??墒窃缇陀腥搜芯空J(rèn)為:浴缸泄水時(shí)形成旋渦總是沿逆時(shí)針方向地從東向西的方向旋轉(zhuǎn)。果真是這樣嗎?你可做下述實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,看看用“模擬浴缸”泄水時(shí),怎樣形成旋渦?是否總是沿逆時(shí)針方向(左旋)旋轉(zhuǎn)。
實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備
1.高約12cm的塑料杯(或紙杯)1個(gè)。用錐針穿孔,再用小刀尖旋刮括孔至直徑約0.8cm~1cm。
2.舀水的杯或碗一個(gè)。
3.塑料盆裝大半盆清水。
實(shí)驗(yàn)操作
1.左手持塑料杯,用中指堵住杯底小孔。然后舀水注滿。立即放開小孔,讓水自然流下(如圖1所示)。注意觀察:在什么樣情況下才有旋渦形成?是左旋還是右旋?
2.如上同樣操作,當(dāng)水流下少量并繼續(xù)流下時(shí),立即舀水沖動(dòng)至滿杯,注意觀察在什么樣情況下有旋渦形成,是左旋還是右旋?
3.重復(fù)操作2(然后再作1~2次)。
記錄
分析與結(jié)論
提示:根據(jù)觀察到的現(xiàn)象分析作出“容器繼續(xù)泄水且受沖動(dòng),才易形成旋渦,其旋轉(zhuǎn)方向不定”的結(jié)論。
說明
1.有關(guān)浴缸泄水形成旋渦與方向的問題,美國學(xué)者夏皮洛曾用精心設(shè)計(jì)的浴缸泄水,就看到所形成的旋渦,總是沿逆時(shí)方向旋轉(zhuǎn)。他認(rèn)為:這一現(xiàn)象,是由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。因浴缸泄水形成的旋渦是隨著地球一道作自西向東的旋轉(zhuǎn)(逆時(shí)針方向),由于地球自轉(zhuǎn)的慣性作用(科里奧來力)使旋渦也隨之自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)(逆時(shí)針方向)。科學(xué)家還進(jìn)一步研究表明:在地球上不同的地方,容器中泄水時(shí),形成的旋渦旋轉(zhuǎn)情況不同,在北半球水的旋轉(zhuǎn)方向是逆時(shí)針方向;在南半球,水的旋轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針方向。在赤道附近水面形成漏斗型,不產(chǎn)生旋渦。
臺(tái)風(fēng)的形成和運(yùn)動(dòng)與地球的自轉(zhuǎn)也有關(guān)(圖2)。
2.容器泄水形成旋渦方向與很多因素有關(guān)。如容器的大小形狀及盛水量多少,注入水時(shí)的沖動(dòng)、排水口形狀與位置等,因此,所形成旋渦旋轉(zhuǎn)時(shí)受地球慣性作用的影響很小很小,所以這樣所形成的旋渦旋轉(zhuǎn)方向就不能固定在一定的逆時(shí)針方向上。