• 汇集公众科学智慧交流科学思想见解
  • 点燃科学智慧火花构建互动交流平台
科学智慧火花
发表评论  0                

浅谈离心力的水平分量对行车安全的影响

投稿时间:2018-10-05 17:33 投稿人:刘道钢 【字号: 访问量:

地球自旋产生离心力,除赤道以外,离心力都是倾斜于地球球面的,则产生一个沿球面切线的水平分量,这个分量为:

f=m(v2/r)sinθ

f是分量力,m是静止在地面某一点的质量,v2/r是这一点自旋向心加速度,θ是这一点纬度,假如球面是光滑的,在这个力作用下,所有物体都会滑向赤道,物体要靠摩擦力或者地面不平坦才能稳定在某点。垂直向下的线坠并不指向地心,它的指向与经向夹角余切为:

ctgα=(F-fctgθ)/f=(GM/Rv2-1) ctgθ

F是地心引力,G是引力常数,M、R分别是地球质量和半径。假设修建一条自西向东的大桥,若使稳定,大桥面必须与线坠相垂直,大桥面是倾斜于球面切线的,一辆轿车静止在桥面上时,受力平衡,f由大桥倾斜势相抵销,以速度u向东运动时则沿桥面产生水平分力,设这个分力为f′ ,则分力为:

f′={m(v+u)2/r}sinθ- m(v2/r)sinθ=m(u2+2vu)sinθ/r

当轿车向西运动时,式中“+”号变“-”号,表明向西也有沿桥面的水平分力,向东力指向赤道,向西指向极地,这个力完全由轮胎与桥面摩擦力来抵销,当路面光滑或者下雨、下雪打滑时极容易发生交通事故。一般公路都做成中间高,两边低甲鱼背形,这非常好,一可以方便散水,二为抵销f′提供倾斜势,问题是我国交通规定:向东走路南边,向西走路北边。这就不对了,路面倾斜势与f′不是相互抵销,而是方向相同,更容易发生交通事故,所以我国交通规定应该修改为:向东走路北边,向西走路南边,即靠左边走,这与南北方向公路上需要抵销地球自旋偏向力的需要又一致。南北半球采用对称型交通规定,可减少交通事故。