Fyzika Coriolisovej sily

Coriolisova sila, tiež nazývaná Coriolisov efekt, v klasickej mechanike, zotrvačná sila opísaná francúzskym inžinierom-matematikom Gustave-Gaspardom Coriolisom z 19. storočia v roku 1835. Coriolis ukázal, že ak sa majú použiť bežné newtonovské zákony o pohybe telies v rotačnom referenčnom rámci musí byť do pohybových rovníc zahrnutá zotrvačná sila - pôsobiaca vpravo od smeru pohybu telesa pre rotáciu referenčného rámu proti smeru hodinových ručičiek alebo doľava pre rotáciu v smere hodinových ručičiek.

mechanika: Coriolisova sila

Coriolisova sila je pseudoforce ktorá pôsobí vo všetkých rotujúcich rámov. Jedným zo spôsobov, ako si to predstaviť, je predstaviť si rotáciu

Účinok Coriolisovej sily je zjavné vychýlenie dráhy objektu, ktorý sa pohybuje v rámci rotujúceho súradnicového systému. Objekt sa v skutočnosti neodchyľuje od svojej cesty, ale zdá sa, že tak robí z dôvodu pohybu súradnicového systému.

Coriolisov jav je najzreteľnejší v ceste pozdĺžne sa pohybujúceho objektu. Na Zemi objekt, ktorý sa pohybuje pozdĺž severojužnej cesty alebo pozdĺžnej priamky, prejde zjavnou deformáciou doprava v severnej pologuli a vľavo v južnej pologuli. Tento jav má dva dôvody: po prvé, Zem sa točí smerom na východ; a po druhé, tangenciálna rýchlosť bodu na Zemi je funkciou zemepisnej šírky (rýchlosť je v póloch v podstate nulová a na rovníku dosahuje maximálnu hodnotu). Ak by sa teda kanón vystrelil na sever od bodu na rovníku, projektil by pristál na východ od svojej severnej cesty. Táto zmena by nastala, pretože projektil sa na rovníku pohyboval rýchlejšie na východ, než bol jeho cieľ ďalej na sever. Podobne, ak by bola zbraň vystrelená na Rovník zo severného pólu, projektil opäť pristál napravo od svojej pravej cesty. V tomto prípade by sa cieľová oblasť posunula na východ skôr, ako by k nemu dorazila škrupina, kvôli jej väčšej východnej rýchlosti. K presne podobnému posunu dôjde, ak je strela vystrelená v ľubovoľnom smere.

Vychýlenie Coriolisa sa teda týka pohybu objektu, pohybu Zeme a zemepisnej šírky. Z tohto dôvodu je veľkosť účinku daná 2νω sin ϕ, v ktorom ν je rýchlosť objektu, ω je uhlová rýchlosť Zeme a, je zemepisná šírka.

Coriolisov efekt má veľký význam v astrofyzike a hviezdnej dynamike, v ktorej je kontrolným faktorom v smere rotácie slnečných škvŕn. Je tiež významný vo vede o Zemi, najmä v meteorológii, fyzickej geológii a oceánografii, pretože Zem je rotujúcim referenčným rámcom a pohyby po povrchu Zeme podliehajú zrýchleniu z naznačenej sily. Coriolisova sila sa tak výrazne zaujíma v štúdiách dynamiky atmosféry, v ktorej ovplyvňuje prevládajúci vietor a rotáciu búrok, a v hydrosfére, v ktorej ovplyvňuje rotáciu morských prúdov. Je to tiež dôležitý aspekt v balistike, najmä pri spúšťaní a obiehaní kozmických vozidiel. V modernej fyzike sa v elektrodynamike objavuje aplikácia množstva, ktoré je analogické s Coriolisovou silou všade tam, kde je potrebné počítať okamžité napätia generované v rotujúcich elektrických strojoch vzhľadom na pohyblivý referenčný rámec: táto kompenzácia sa nazýva Christoffelovo napätie.