柯氏力的推導問題 - 颱風討論

By Kelly
at 2014-06-08T19:22
at 2014-06-08T19:22
Table of Contents
看大氣動力學課本在柯氏力的推導章節一直卡關,想要跟各位先進請教一下。
Holton課本是從角動量守恆出發,結果導出
Du/Dt = 2Ωvsinψ + (uvtanψ)/a --------(1)
Du/Dt = -2Ωwcosψ - uw/a --------(2)
Dv/Dt = -2Ωusinψ - (u^2 tanψ)/a--------(3)
Dw/Dt = 2Ωucosψ + u^2/a --------(4)
每條方程式等號右邊第一項都是柯氏力的分量
可是問題來了
在古典力學課中
(dv/dt)_rot = (dv/dt)_fixed - 2Ω ×v - Ω ×(Ω ×r)
很明顯的在Holton的推導下甚至沒有引入重力
所以這裡的(dv/dt)_fixed = 0
=> (dv/dt)_rot = - 2Ω ×v - Ω ×(Ω ×r)
又柯氏力只有一種定義: - 2Ω ×v
跟(1)-(4)等式右邊的第一項吻合
但是剩下來的項: 離心加速度 - Ω ×(Ω ×r)是和物體速度沒有關連的!!
結果(1)-(4)末項卻是velocity dependent!!
兩者明顯不合
所以我一直很納悶,到底所謂Holton的curvature effect是不是錯誤的?
如果是正確的話,請問我要如何由古典力學轉動座標系計算出curvature項?
問題有點長,謝謝耐心讀完,也希望板上有先進能夠回答這個問題,謝謝。
--
Holton課本是從角動量守恆出發,結果導出
Du/Dt = 2Ωvsinψ + (uvtanψ)/a --------(1)
Du/Dt = -2Ωwcosψ - uw/a --------(2)
Dv/Dt = -2Ωusinψ - (u^2 tanψ)/a--------(3)
Dw/Dt = 2Ωucosψ + u^2/a --------(4)
每條方程式等號右邊第一項都是柯氏力的分量
可是問題來了
在古典力學課中
(dv/dt)_rot = (dv/dt)_fixed - 2Ω ×v - Ω ×(Ω ×r)
很明顯的在Holton的推導下甚至沒有引入重力
所以這裡的(dv/dt)_fixed = 0
=> (dv/dt)_rot = - 2Ω ×v - Ω ×(Ω ×r)
又柯氏力只有一種定義: - 2Ω ×v
跟(1)-(4)等式右邊的第一項吻合
但是剩下來的項: 離心加速度 - Ω ×(Ω ×r)是和物體速度沒有關連的!!
結果(1)-(4)末項卻是velocity dependent!!
兩者明顯不合
所以我一直很納悶,到底所謂Holton的curvature effect是不是錯誤的?
如果是正確的話,請問我要如何由古典力學轉動座標系計算出curvature項?
問題有點長,謝謝耐心讀完,也希望板上有先進能夠回答這個問題,謝謝。
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Tags:
颱風
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