水轮机为什么要做成顺时针方向旋转?

Question

水轮机为什么要做成顺时针方向旋转?

Answer 1

由于地球自转而产生作用于运动物体的力,称为地转偏向力,简称偏向力.它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在),只能改变水平运动物体运动的方向,不能改变物体运动的速率.地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量.由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内,故只有垂直地转偏向力,而无水平地转偏向力.
　由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转,空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上,故只有水平地转偏向力,而无垂直地转偏向力.在赤道与极地之间的各纬度上,地平面绕着平行于地轴的轴旋转,轴与水平面有一定交角,既有绕平行于地平面旋转的分量,又有绕垂直于地平面旋转的分量,故既有垂直地转偏向力,也有水平地转偏向力.沿地表水平运动的物体在地转偏向力的作用下运动方向发生了偏移,许多自然现象都受其影响,同时也影响着人类的生产和生活,请看下面五例（以北半球为例）.
一、水漩涡的形成
当我们打开水龙头向塑料桶中注水时,当水库放水（放水口在水下）时,水槽放水时等,都会看到在水面形成漩涡.注水时呈顺时针旋转,放水时呈逆时针旋转.如下图：
图中虚线是表层水的原始流动方向,实线是水的实际流动方向.当向桶中注水时,水从注水点向四周流动,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈顺时针方向旋转.南半球则呈逆时针方向旋转.放水时表面水都流向下层出水点,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈逆时针方向旋转.南半球则呈顺时针方向旋转.
不过江河中的漩涡不一定符合这一规律,因为它还受到河床特征的影响.
二、车辆和行人靠右行
不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行,但靠右行是最为合理的.如下图：
A图为靠左行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向道路中间,更容易与对面过来的车辆相撞,发生车祸的频率会更高.B图为靠右行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向路边,路边是司机开车注意力的集中点,司机会不断调整方向来保证行车安全.
车辆靠右行导致人也靠右行,这样更安全些.由于长期习惯,所以人们无论在哪里行走都喜欢右行.
三、左右鞋磨损程度不同
这种现象现代人已经难看到,因为一双鞋穿的时间太短,表现不明显.我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新.如下图：
这是由于两只鞋的受力差异而形成的.北半球左脚,重力作用于左侧,地转偏向力作用于右侧,受力相对均匀,磨损少些.北半球右脚,重力和地转偏向力都作用于右侧,受力不均匀,磨损多些.
所以北半球的人们常发现右鞋磨损比左鞋要多些,而南半球的人们发现左鞋磨损比右鞋要多些.
四、跑道上逆时针跑行
在跑道上跑行,人们总喜欢沿逆时针方向.如下图：
A是逆时针方向跑,正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力外,身体倾斜产生一个向内的向心力,二力方向相反,更易平衡,过弯道处不易跌倒.B是顺时针方向跑,也正好在弯道处.从图上可以看出,地转偏向力和身体倾斜产生一个向内的向心力方向相同,不易平衡,过弯道处易跌倒.
人类文明的发源地都在北半球,人们长期受地转偏向力的影响形成了这一习惯,所以哪怕到了南半球,人们还是习惯于这样的行为.
五、机械设备都是顺时针旋转
我们所见到的电扇、电机、柴油机、水轮机等都是顺时针旋转.如下图：
从图上可以看出,在北半球,顺时针旋转地转,偏向力指向轴心,有利于物质的向心作用,使机械设备更耐用、更牢固.而逆时针旋转时,地转偏向力指向外,有利于物质的离心运动,机械设备易损坏,使用寿命缩短.