Надо Знать

добавить знаний



Сила Кориолиса



План:


Введение

В инерциальных системах координат (верхняя часть рисунка), черный объект движется по прямой. Однако, для наблюдателя (красная точка), находящегося в системе координат, вращающейся (нижняя часть рисунка), движение объекта представляется криволинейным.

Сила Кориолиса (по имени французского ученого Г. Г. Кориолиса) - одна из сил инерции, существующая в системе отсчета, вращающейся и проявляется при движении в направлении под углом к оси вращения.


1. Физическая природа

Причина появления силы Кориолиса в кориолисового ускорении. Для того, чтобы тело двигалось с кориолисовым ускорением, необходимо приложение силы к телу, равной F = ma, где а - кориолисово ускорение. Соответственно, тело действует согласно третья законом Ньютона с силой противоположной направленности. F K =-ma. Сила, действующая со стороны тела, и будет называться силой Кориолиса.

При вращении диска, далеки от центра точки движутся с тем большей касательной скоростью, чем менее далеки. Если мы хотим переместить некоторое тело вдоль радиуса, так, чтобы оно оставалось на радиусе, то нам придется увеличить скорость тела, т.е. придать ему ускорение. Если наша система отсчета вращается вместе с диском, то мы почувствуем, что тело "не хочет" оставаться на радиусе, а "норовит" сместиться - это и есть сила Кориолиса.

В инерциальных системах отсчета действует закон инерции, т.е. каждое тело стремится двигаться по прямой и с постоянной скоростью. Если рассмотреть движение тела, равномерное вдоль некоторого радиуса, вращающийся и направлен от центра, то станет ясно, что для того чтобы оно осуществилось, нужно придавать телу ускорение, поскольку чем дальше от центра, тем больше должна быть касательная скорость вращения. Это означает, что с точки зрения системы отсчета, вращающейся какая-то сила попытается сместить тело с радиуса.

Если вращение происходит по часовой стрелке, то тело движется от центра вращения, стремится сойти с радиуса влево. Если вращение происходит против часовой стрелки - то вправо.


2. Кориолисово ускорение

В системе координат, которая вращается вокруг оси с угловой скоростью \ Mathbf {w} , Тело движется с линейной скоростью \ Mathbf {v} , Имеет ускорение

\ Mathbf {a} = - 2 \ mathbf {w} \ times \ mathbf {v} .

Соответствующая сила, которая заставляет тело двигаться с таким ускорением должна равняться

\ Mathbf {F} =-2m \ mathbf {w} \ times \ mathbf {v} ,

где m - масса тела.

Кориолисова сила перпендикулярна оси вращения и в скорости тела. Если тело движется вдоль оси вращения, кориолисово силы не возникает. Наибольшее значение кориолисова сила тогда, когда тело движется перпендикулярно к оси вращения.


3. Проявление кориолисово силы

Сила Кориолиса проявляется, например, в работе маятника Фуко. Кроме того, поскольку Земля вращается, то сила Кориолиса проявляется и в глобальных масштабах. В северном полушарии сила Кориолиса направлена ​​вправо от движения, поэтому правые берега рек в северном полушарии круче - их подмывает вода под действием этой силы. В южном полушарии все происходит наоборот. Сила Кориолиса ответственна также и за возникновение циклонов и антициклонов. Именно силой Кориолиса объясняется в три раза больше износ правой рельс, чем левой.

Вопреки расхожему мнению, маловероятно, что сила Кориолиса влияет на направление закручивания воды в водопроводе, поскольку Земля вращается очень медленно (один оборот за сутки), и эта сила очень мала.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам