An Introduction to the Coriolis Force

An Introduction to the Coriolis Force pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Columbia University Press
作者:Henry M. Stommel
出品人:
页数:297
译者:
出版时间:1989-08
价格:USD 93.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780231066365
丛书系列:
图书标签:
  • 科里奥利力
  • 地球物理学
  • 流体力学
  • 大气科学
  • 海洋学
  • 旋转参考系
  • 惯性力
  • 物理学
  • 气象学
  • 地球科学
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具体描述

The purpose of this work is to offer a clear physical explanation of the Coriolis force. Meterologists and oceanographers have invoked this somewhat mysterious force to explain the apparent equilibrium of a system of wind patterns or ocean currents in the presence of horizontal pressure gradients so that the velocity of fluid lies among isobars. The force is named for Gustave Gaspard Coriolis (1792-1843), a French mathematician who studied its effects. In order to make the mathematical concepts more tangible, the authors have prepared a series of computer exercises, written in BASIC for the IMB-AT with Enhanced Color Display, that can be copied piece by piece. For those who prefer not to make up their own copy of the program, there are instructions on how to order a pre-made copy in the Introduction of this book. These programs will provide an interactive tool for experimenting with a variety of problems involving the idea of Coriolis force. "An Introduction to the Coriolis Force" will be most useful for studying the hydrodynamics of the ocean and atmosphere. It also presents many aspects of classical mechanics/dynamics physics. Its straightforward explanations and unique accessibility should help explain the complexities of this mysterious force, about which many scientists have had lingering uncertainties since it was first described in 1831.

《动中之变:揭秘惯性参考系中的奇异力》 这本书将带您踏上一段引人入胜的旅程,深入探索物理学中一个看似微小却影响深远的概念——科里奥利力。我们并非仅仅聚焦于某个特定领域的应用,而是致力于揭示这一“惯性力”在宏观世界和微观世界中普遍存在的本质。它不是一股真正的力,但它在非惯性参考系中,对于运动物体的轨迹有着不可忽视的塑造作用。 本书从牛顿力学最基础的惯性参考系出发,循序渐进地引入非惯性参考系的概念。您将理解,当我们从一个旋转的参考系(例如地球)观察一个在其中运动的物体时,我们会“感知”到一股额外的力,而这股力,就是科里奥利力。我们将详细阐述其产生的根本原因:惯性。即使在没有外力作用下,物体也倾向于保持其运动状态,而在旋转参考系中,观测者的自身旋转运动使得这种“保持”显得异常。 接下来,我们将深入探讨科里奥利力的数学描述。您将学习如何通过向量代数和微积分来精确地计算科里奥利力的方向和大小。我们会从最简单的旋转平台模型开始,逐步过渡到地球自转这样复杂的系统。公式的推导过程将清晰呈现,帮助您理解为何科里奥利力的方向总是与物体的运动速度方向和参考系的角速度方向相关。此外,我们还将探讨科里奥利力与离心力之间的联系与区别,厘清它们各自的作用机制和适用场景。 本书的重点之一在于展示科里奥利力在自然界和人类活动中的广泛影响。我们将首先考察其在地球科学中的经典案例: 大气环流与洋流: 您将理解科里奥利力如何驱动地球上宏大的风带和洋流系统,塑造我们熟悉的信风、西风带以及各大洋的环流模式。例如,北半球的信风向西偏转,南半球则向东偏转,这直接影响着全球的气候分布。我们将分析低压气旋(飓风、台风)和高压反气旋的旋转方向为何在南北半球截然不同,这正是科里奥利力作用下的必然结果。 河流侵蚀: 即使是看似简单的河流,其河岸的侵蚀模式也深受科里奥利力的影响。您将看到,在北半球,河流的右岸往往受到更强的侵蚀,而在南半球则是左岸。 弹道轨迹: 在军事和科研领域,精确计算炮弹、导弹甚至子弹的飞行轨迹至关重要。科里奥利力引起的轨迹偏差,尽管在短距离内微乎其微,但在远距离的精确制导中却不可忽视。我们将探讨如何通过修正这些偏差来提高射击的命中率。 除了宏观世界的表现,本书还将目光投向其他领域: 天文学: 从行星的自转到星系的形成,科里奥利力在宇宙尺度上也扮演着重要角色,影响着天体的运动和结构。 工程应用: 在一些精密仪器设计,例如陀螺仪、惯性导航系统,甚至一些大型机械的运动分析中,都需要考虑科里奥利力的影响。 微观世界: 即使在粒子物理学中,当涉及到涉及相对论效应和旋转参考系的实验时,科里奥利力也会以其独特的“惯性效应”出现,需要被纳入理论考量。 本书强调的是概念的清晰理解和原理的深入剖析,而非仅仅罗列公式或案例。我们力求通过直观的比喻、清晰的图示以及严谨的逻辑推导,让读者不仅“知道”科里奥利力的存在,更能“理解”它为何存在,以及它是如何运作的。我们鼓励读者跳出固定思维,学会从不同的参考系角度去观察和分析运动,从而更深刻地理解物理世界的奥秘。 本书适合所有对物理学原理感兴趣的读者,包括高中生、大学生、物理爱好者以及任何希望拓宽科学视野的探索者。您无需具备深厚的数学功底,但对基本代数和几何的理解将有所帮助。通过阅读本书,您将掌握一种全新的视角来审视周围的世界,发现那些隐藏在日常现象背后的深刻物理规律。准备好迎接这场关于运动、惯性和视角的思维革新吧!

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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从编撰质量和细节处理的角度来看,这本书的校对和引用规范做得非常出色,体现了出版方对学术质量的严格把控。在阅读过程中,我几乎没有发现任何印刷错误或符号不一致的地方,这在厚重的专业书籍中是难能可贵的。更值得称赞的是,作者在文末的“进一步阅读”推荐列表非常具有洞察力,它不仅包含了经典著作,还推荐了一些专注于特定领域的、较少为人所知的专业论文或报告,这显示了作者对该领域的广博了解和负责任的态度。对于一个希望沿着某个特定方向深入研究的读者来说,这份书单无异于一份精心策划的导航图,它能有效避免读者在浩瀚的学术海洋中迷失方向。这种对细节的极致追求和对读者学习路径的深切关怀,使得这本书不仅仅是一本教材,更像是一个完整的学习生态系统,它关注读者的每一步成长,从初次接触到深入钻研,都提供了坚实的支撑和清晰的指引。

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这本书的内容简直让我爱不释手,尤其是它对经典力学基本原理的阐述,简直是教科书级别的典范。作者没有满足于仅仅罗列公式,而是深入挖掘了每一个概念背后的物理直觉。例如,在讲解牛顿运动定律时,作者通过一系列精心设计的思想实验,清晰地展示了惯性系与非惯性系的区别,这对于建立扎实的物理图像至关重要。书中的例题设计得极其巧妙,它们不仅仅是检验理解程度的工具,更像是引导读者深入思考的阶梯。我记得有一个关于弹性碰撞的章节,作者没有直接给出复杂的能量和动量守恒方程,而是先用一个宏观的、几乎是日常生活的场景引入,然后逐步过渡到微观的粒子相互作用,这种层层递进的叙述方式,让原本枯燥的数学推导充满了生命力。阅读过程中,我时常会停下来,重新审视自己过去对某些概念的模糊认识,这本书就像一位耐心的导师,总能在关键时刻提供清晰的指引,让物理世界的运行规律在我眼前豁然开朗。这本书的排版和图示也值得称赞,那些复杂的矢量图和受力分析图都绘制得精准而直观,极大地减轻了阅读的认知负荷,使得高阶物理概念的理解变得异常顺畅。

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我必须指出,这本书在历史脉络和思想演变方面的叙述风格非常独特,它没有将物理定律视为凭空出现的真理,而是将其置于科学史的长河中进行审视。作者花了不少篇幅去探讨十九世纪物理学家们是如何一步步挣脱欧几里得几何的束缚,最终发展出现代物理框架的。例如,关于虚功原理的引入,作者追溯了其在静力学和动力学中的不同体现,并清晰地描绘了从拉格朗日到哈密顿的思维飞跃。这种历史的纵深感,极大地丰富了阅读体验,它让我意识到科学知识的积累是一个充满试错、辩论和最终突破的过程,而不是一个线性的、必然的进步。每一次理论的革新,背后都凝聚了无数先驱者的心血与智慧。通过这种叙事方式,原本冷冰冰的公式被赋予了人文色彩,仿佛能听到那些伟大头脑在思考时的挣扎与顿悟。这使得我对所学知识产生了更强烈的代入感和敬意,也让我更加珍视现有的物理学体系的来之不易。

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坦白说,这本书的数学严谨性达到了一个令人敬佩的高度,它绝非那种为了追求通俗而牺牲深度的“科普读物”,而是一部面向认真学习者的严肃学术著作。作者在处理微分方程和张量分析时,展现出了深厚的数学功底,并且能够将这些高深的数学工具与具体的物理情境完美结合。最让我印象深刻的是它在处理保守场与非保守场问题时的论证过程,作者先从变分原理的角度切入,构建了一个优雅的数学框架,然后才回到力学范畴解释其物理意义。这种自上而下的构建方式,虽然对读者的数学背景有一定要求,但一旦掌握,便能对物理学的底层逻辑产生更深刻的洞察。书中的证明步骤详尽到几乎不需要读者自己去填补太多的空白,但又不至于啰嗦,它保持了一种恰到好处的平衡——既保证了严谨性,又不至于让人在阅读的流畅性上感到受阻。对于那些希望真正理解物理学是如何从数学语言中“涌现”出来的读者来说,这本书无疑是一座知识的宝库,它提供了一把通往更抽象、更本质物理世界的钥匙。

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这本书在对复杂系统的处理上展现出了一种令人耳目一新的处理方式,它没有回避那些在入门教材中常常被简单化的多体问题或微扰理论。作者引入了一种非常直观的几何图像来解释解耦和模式分析,特别是对于耦合振子的分析,其图示远比传统教材上的相空间轨迹图更具启发性。他们使用了一种类似于“特征方向”的概念来分解复杂的运动,使得原本指数增长的复杂性被有效地控制在了可处理的范围内。此外,书中对非线性效应的讨论也十分到位,即便是在一个主要基于经典力学的框架内,作者也巧妙地引入了混沌理论的初步概念,展示了线性化分析的局限性。这种前瞻性的视野,让读者在掌握了基础工具的同时,也对未来可能遇到的更复杂问题有所准备。总而言之,它成功地架起了一座从基础力学通往更前沿、更现代物理研究的桥梁,而不是将读者永远困在理想化的简单模型中。

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寒假1:学术翻译

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