Care este forța Coriolis? Cum se manifestă ea însăși?
Teren, în general vorbind, nu este un sistem de referință inerțial, ca parte a mișcărilor de rotație - zilnice și anuale. Prin urmare, în cadrul referințelor legate de Pământ, este necesar să se țină seama de forțele de inerție. Acest lucru este bine demonstrat de pendulului Foucault - lung (60-90 m), solide (câteva zeci de kilograme) pendul, caracterizat prin aceea că în timpul oscilațiilor planului de swing sale este rotit în raport cu un observator în picioare pe podeaua showroom.
Luați în considerare cazul în care o persoană se află pe un carusel sub forma unui disc solid, a cărui rază se rotește cu viteza unghiulară w. Dacă o persoană a decis să se deplaseze în jurul caruselului cu o viteză v0. direcționate, de exemplu, în direcția de rotație a caruselului. În ceea ce privește sistemul de coordonate fix, viteza umană este formată din viteza liniară a caruselului și viteza persoanei față de carusel. Viteza sa maxima in acest caz va fi:
v = w r + v0
Accelerarea centralizată va deveni:
ac = v 2 / r = (v0) 2 / r + w 2 r + 2v0 w
Această accelerație generează forța Q = mac. adică, componenta orizontală a forței de reacție per persoană din partea discului carusel.
În sistemul de carusel, o persoană acționează asupra unei persoane
m'c = m (v0) 2 / r = Q - m w 2 r - 2mv0 w
Legea fundamentală a dinamicii într-un sistem rotativ în acest caz va fi:
Fin = - (mw 2 r + 2v w 2 r) = - (Fc-Fk)
Semnul (-) înseamnă că această forță tinde să comunice mișcarea către corp din centru. Această forță umană aruncată din centrul constă dintr-o forță de inerție centrifugale crește forța kotoroaya cu distanța de la centrul de rotație al corpului și forța Coriolis care apar în cazul mișcărilor corpului în timpul vrashayuscheysya sistemului de coordonate. Această ultimă forță depinde de viteza mișcării și viteza unghiulară de rotație a sistemului.
În cazul mișcării corpului nu de-a lungul circumferinței, ci de-a lungul razei, forța Coriolis nu va fi direcționată de-a lungul razei, ci în direcția perpendiculară pe ea. Vectorii vitezei de deplasare, vitezei unghiulare și forței Coriolis sunt perpendiculari reciproc.
Luați în considerare cazul în care un pistol stând pe un stâlp incendiază de-a lungul unui meridian la o țintă situată pe acest meridian. Traiectoria proiectilului se află în planul inițial al meridianului, dar ținta în timpul zborului se deplasează împreună cu Pământul rotativ și se dovedește a fi un curent diferit de cel în care proiectilul cade. Racheta în timpul zborului este, așa cum a fost, scoasă din planul meridianului în avionul zborului său.
Se explică și derivarea planului de oscilație al pendulului Foucault. În același timp, se poate demonstra că în cazul în care perioada de oscilație a pendulului lui Foucault va fi mai mică decât viteza unghiulară a Pământului, avionul pendul va deriva în emisfera nordică, invers acelor de ceasornic. Dacă perioada oscilațiilor depășește viteza unghiulară a Pământului, deviația va fi în direcția opusă, adică în sensul acelor de ceasornic.
Acest lucru poate fi atribuit sistemelor oscilatorii naturale modul astfel de pulsație a curenților de vânt sau de ocean, fenomene mareelor, precum și cum ar fi existente în atmosfera Pământului undele staționare thermobaric (thermobaric Seishi), care oscilare perioadele de mai multe zile. Câmpurile de temperatură și câmpurile de presiune, ale căror dimensiuni liniare sunt de mii de kilometri, se rotesc lent în sensul acelor de ceasornic
Pentru a descrie procesele naturale, este introdus și conceptul de pendul. 12 ore pendulum - intervalul de timp în care planul de oscilație al pendulului lui Foucault descrie în mișcare un arc egal cu jumătate din lungimea cercului. La Polar, acest timp este exact ceasul de 12 ore, iar latitudinea acestor 12 ore este împărțită de sinea de latitudine.
Direcția forței Coriolis poate fi determinată prin utilizarea regulii mâinii stângi. Vectorul de viteză unghiulară trebuie să "străpungă" palma mâinii stângi, iar degetele sunt orientate în direcția vitezei corpului în mișcare. Degetul mare, setat la 90 °, va arăta direcția forței Coriolis.
Dacă viteza de mișcare a corpului face cu o axă de rotație un anumit unghi f. atunci magnitudinea forței Coriolis va fi
Fk = 2mvcos (f)
Degetele mâinii stângi trebuie în orice caz să fie îndreptate de-a lungul vectorului de viteză al corpului în mișcare.
Din cauza acestei puteri, vânturile comerciale, care se sufocă de la tropice până la ecuator, deviază spre vest. Este ușor să verificăm prin aplicarea regulii mnemonice menționate mai sus că acest lucru este valabil atât pentru emisfera nordică, cât și pentru cea sudică.
Această forță se manifestă sub forma legii lui Baer. Ea forțează râuri care circulă în emisfera nordică în direcția meridională, pentru a spăla malul drept.
În 1883, omul de știință german Ferdinand Reich, în experimentele sale efectuate în mina Freiburg, a arătat că atunci când cade la o adâncime de 158 de metri, corpul deviază spre est cu 28,3 cm.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: