Сила Коріоліса

Poll without page-refresh

Article on other languages:

В інерціальних системах координат (верхня частина малюнку), чорний об'єкт рухається по прямій. Однак, для спостерігача (червона крапка) , що знаходиться в системі координат, що обертається (нижня частина малюнку), рух об'єкту уявляється криволінійним.

Си́ла Коріолі́са (по імені французького вченого Г.Г. Коріоліса) — одна з сил інерції, що існує в системі відліку, що обертається, і виявляється при русі в напрямі під кутом до осі обертання.

Фізична природа

Причина появи сили Коріоліса в коріолісовому прискоренні. Для того, щоб тіло рухалося з коріолісовим прискоренням, необхідне прикладення сили до тіла, рівної F = ma, де а — коріолісове прискорення. Відповідно, тіло діє згідно із третім законом Ньютона з силою протилежної спрямованості. F_K = -ma. Сила, яка діє з боку тіла, і називатиметься силою Коріоліса.

При обертанні диска, дальші від центру точки рухаються з тим більшою дотичною швидкістю, чим менш далекі. Якщо ми хочемо перемістити деяке тіло уздовж радіусу, так, щоб воно залишалося на радіусі, то нам доведеться збільшити швидкість тіла, тобто, додати йому прискорення. Якщо наша система відліку обертається разом з диском, то ми відчуємо, що тіло «не хоче» залишатися на радіусі, а «норовить» зрушити - це і є сила Коріоліса.

У інерціальних системах відліку діє закон інерції, тобто, кожне тіло прагне рухатися по прямій і з постійною швидкістю. Якщо розглянути рух тіла, рівномірний уздовж деякого радіусу, що обертається, і направлений від центру, то стане ясно, що для того щоб воно здійснилося, потрібно додавати тілу прискорення, оскільки чим далі від центру, тим більше повинна бути дотична швидкість обертання. Це означає, що з погляду системи відліку, що обертається, якась сила намагатиметься змістити тіло з радіусу.

Якщо обертання відбувається за годинниковою стрілкою, то тіло, що рухається від центру обертання, прагне зійти з радіусу вліво. Якщо обертання відбувається проти годинникової стрілки - то вправо.

Коріолісове прискорення

У системі координат, яка обертається навколо осі із кутовою швидкістю $\mathbf{w}$ , тіло, що рухається із лінійною швидкістю $\mathbf{v}$ , має прискорення

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

Відповідна сила, яка змушує тіло рухатися з таким прискоренням повинна дорівнювати

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

де m - маса тіла.

Коріолісова сила перпендикулярна до вісі обертання і до швидкості тіла. Якщо тіло рухається вздовж осі обертання, коріолісової сили не виникає. Найбільше значення коріолісова сила має тоді, коли тіло рухається перперндикулярно до вісі обертання.

Прояв Коріолісової сили

Сила Коріоліса виявляється, наприклад, в роботі маятника Фуко. Крім того, оскільки Земля обертається, то сила Коріоліса виявляється і в глобальних масштабах. У північній півкулі сила Коріоліса направлена вправо від руху, тому праві береги річок в північній півкулі крутіші — їх підмиває вода під дією цієї сили. У південній півкулі все відбувається навпаки. Сила Коріоліса відповідальна також і за виникнення циклонів і антициклонів.

Всупереч розхожій думці, маловірогідно, що сила Коріоліса впливає на напрям закручування води у водопроводі, оскільки Земля обертається дуже поволі (один оборот в добу) і ця сила дуже мала.

Океанські течії
Північ Тихого океану	Північноекваторіальна течія • Течія Куросіо • Північна тихоокеанська течія • Каліфорнійська течія
Південь Тихого океану	Південноекваторіальна течія • Східноавстралійська течія • Антарктична циркумполярна течія • Перуанська течія
Північ Атлантики	Північноекваторіальна течія • Гольфстрім • Антарктична циркумполярна течія • Канарська течія
Південь Атлантики	Південноекваторіальна течія • Бразильська течія • Антарктична циркумполярна течія • Бенгальська течія
Індійський океан	Південноекваторіальна течія • Аґулхаська течія • Антарктична циркумполярна течія • Західноавстралійська течія
Нетропічні течії	Течія Бофорта • Індійська мусонна течія • Антарктична циркумполярна течія • Антарктичні течії
Головні концепції	Морська течія • Сила Коріоліса • Екмантранспорт...