Сила Кориолиса

Физика > Сила Кориолиса

Эффект Кориолиса представляет собою отклонение перемещающихся объектов в пределах вращающейся системы отсчета.

Задача обучения

• Найти взаимосвязь между силой Кориолиса, массой объекта и скоростью вращения.

Основные пункты

• Центробежная сила и Кориолиса появляются, когда законы Ньютона трансформируются в равномерно вращающуюся систему отсчета.
• Сила Кориолиса действует в направлении, перпендикулярном оси вращения и скорости тела. Она также пропорциональна массе.
• Эффект Кориолиса создается из-за земного вращения и инерции массы.

Термины

• Инерциальная система отсчета описывает время и пространство однородно, изотропно и не зависит от времени.
• Фиктивная сила – кажущаяся сила, воздействующая на все массы в неинерциальной системе отсчета (пребывающей во вращении).
• Центробежная сила – кажущаяся внешняя величина, вытягивающая вращающееся тело от вращающегося центра.

Эффект Кориолиса – сдвиг перемещающихся объектов, пребывающих во вращающейся плоскости. Если процесс проходит по часовой стрелке, то отклонение пребывает слева от движения объекта, если в противоположном – справа. Математическое выражение появилось в 1835 году благодаря Гаспару-Гюставу Кориолису, изучавшему теорию водяных колес. В 20-м веке термин «сила Кориолиса» стали применять с отсылкой к метеорологии.

В инерциальной плоскости (сверху) темное тело перемещается по прямой. Но наблюдатель (красный), расположенный во вращающейся/неинерциальной системе отсчета (внизу), видит его как следующий за кривой. На это влияет центробежная сила и Кориолиса

Перемещением объекта в инерциальной системе отсчета управляют законы движения Ньютона. Когда они трансформируются в равномерную вращающуюся систему отсчета, создаются центробежная сила и сила Кориолиса. Они пропорциональны массе объекта. Если говорить простыми словами, то сила Кориолиса также пропорциональна скорости вращения и действует в направлении, перпендикулярном оси вращения. Их именуют инерционными, фиктивными или псевдосилами. Поэтому к вращающейся системе можно применить законы Ньютона, выступающие поправочными коэффициентами.

Самая распространенная система отсчета – Земля. Именно ее вращение и инерция массы делают эффект Кориолиса возможным в географии и физике. Однако, на один поворот планета тратит сутки, поэтому сила Кориолиса мала. Эффект становится заметным лишь в более крупных временных промежутках. Подобные перемещения ограничены земной поверхностью, поэтому главную роль играет горизонтальный компонент силы Кориолиса. Сила приводит к тому, что движущиеся объекты на земной поверхности отклоняются в сторону часовой стрелки в северном полушарии и против часовой в южном. Вместо того, чтобы течь прямо, они перемещаются справа севернее от экватора и левее к югу. Эффект отвечает за вращение крупных циклонов.

---