Що таке сила Коріоліса в географії. Відцентрова сила інерції
Сила Коріоліса в природі
Найпростіший приклад використання сили Коріоліса - це ефект прискорення крутіння танцюристів. Щоб прискорити своє обертання, людина може почати крутитися з широко розведеними в сторони руками, а потім - вже в процесі - різко придавити руки до тулуба, що викличе підвищення радіальний швидкості (відповідно до закону збереження моменту імпульсу). Ефект сили Коріоліса проявиться в тому, що для подібного руху руками доведеться прикладати зусилля не тільки у напрямку до тіла, та й в напрямку по обертанню. При цьому виникає відчуття, що руки відштовхуються від чогось, при цьому ще більше прискорюючи.
Сила Коріоліса також проявляється, наприклад, в роботі маятника Фуко. Крім того, так як Земля крутиться, то сила Коріоліса проявляється і в глобальних масштабах. У північній півкулі сила Коріоліса орієнтована на право від руху, тому праві береги річок в Північній півкулі крутіші - їх підмиває вода під дією цієї сили (див. Закон Бера). У Південній півкулі все відбувається навпаки. Сила Коріоліса несе відповідальність також і за обертання циклонів і антициклонів.
Всупереч розхожій думці, малоймовірно, що сила Коріоліса цілком визначає напрямок закручування води у водопроводі - наприклад, при зливі в раковині. Хоча в різних півкулях вона справді прагне закручувати водяну воронку в різних напрямках, при зливі з'являються і побічні потоки, що залежать від форми раковини і конфігурації каналізаційної системи. За абсолютною величиною створювані цими потоками сили перевершують силу Коріоліса, тому напрямок обертання воронки як в Північному, так і в Південній півкулі може бути як за годинниковою стрілкою, так і проти неї.
сила Коріоліса (По імені французького вченого Г. Коріоліса, в перший раз його описав) - одна з сил інерції, яка існує в неінерціальної (обертається) системі відліку через обертання і законів інерції, що виявляється при русі в напрямку під кутом до осі обертання. Прискорення Коріоліса було отримано Г.Коріолісом в 1833г., К.Гаусом в 1803г. і Л. Ейлер в 1765 р
Причина виникнення сили Коріоліса - в коріолісову (поворотному) прискоренні. Для того, щоб тіло рухалося з коріолісовим прискоренням, потрібно додаток сили до тіла, дорівнює F \u003d ma, де a - кориолисово прискорення. Відповідно, тіло діє за третім законом Ньютона з силою зворотної спрямованості. FK \u003d - ma. Сила, яка діє з боку тіла, і буде називатися силою Коріоліса. Не слід плутати коріолісову силу з іншою силою інерції - відцентровою силою, яка орієнтована по радіусу обертової окружності.
У інерційних системах відліку діє закон інерції, іншими словами, кожне тіло прагне рухатися по прямій і з постійною швидкістю. У тому випадку розглядати рух тіла, рівномірний уздовж нікого обертового радіусу і спрямоване від центру, то стане ясно, що щоб воно здійснилося, потрібно додавати тілу прискорення, тому що чим далі від центру, тим повинна бути більше дотична швидкість обертання. Це означає, що з точки зору обертається системи відліку, деяка сила буде намагатися зрушити тіло з радіуса.
У тому випадку обертання відбувається за годинниковою стрілкою, то рухається від центру обертання тіло буде прагнути зійти з радіусу на ліво. У тому випадку обертання відбувається проти годинникової стрілки - то на право.
Підсумок дії сили Коріоліса буде найбільшим при поздовжньому переміщенні об'єкта по відношенню до обертання. Отже, на Землі це буде при русі по меридіану, при цьому тіло відхиляється на право при русі з півночі на південь і на ліво при русі з півдня на північ. Для цього явища є дві причини: 1-а, обертання Землі на схід; і 2-а - залежність від географічної широти тангенциальной швидкості точки на поверхні Землі (ця швидкість дорівнює нулю на полюсах і досягає свого найбільшого значення на екваторі).
Отже, при пострілі гармати на північ з будь-якої точки на екваторі, снаряд падає на схід від власного спочатку даного напрямку. Це відхилення пояснюється тим фактом, що на екваторі снаряд рухається на схід швидше, ніж в будь-якій точці на північ від. Подібно, в тому випадку стріляти з боку північного полюса, то снаряд повинен падати правіше по відношенню до власної прицільної точці. Тому що в даному випадку за час польоту мета встигає переміститися на схід далі через власну більшою, ніж у снаряда, східній швидкості. Подібні зміщення відбуваються при будь-якому пострілі, в тому випадку тільки початкова швидкість снаряда має ненульову проекцію на напрямок північ - південь.
першоджерела:
Що таке сила Коріоліса?
Сила Коріоліса в природі Найпростіший приклад використання сили Коріоліса - це ефект прискорення крутіння танцюристів. Щоб прискорити своє обертання, людина може почати крутитися з широко розведеними в сторони руками, а потім - вже в процесі - різко придавити руки до тулуба, що викличе підвищення радіальний швидкості (відповідно до закону збереження моменту імпульсу). Ефект сили Коріоліса ...
Відцентрова сила інерції- сила інерції, що діє на тіло (матеріальну точку), що знаходиться під обертається системі відліку, і рівна: 
; модуль (величина) відцентрової сили інерції розраховується за формулою: 
, Де - маса тіла; - кутова швидкість обертання системи; - відстань від осі обертання до тіла. Напрямок вектора відцентрової сили інерції завжди по від осі обертання.
сила Коріоліса-сила інерції, що діє на тіло (матеріальну точку), що рухається зі швидкістю відносно обертової системи відліку, і рівна: 
; модуль (величина) сили Коріоліса розраховується за формулою: 
, Де - маса тіла; - кутова швидкість обертання системи; - швидкість тіла щодо обертається системи відліку; - кут між векторами і. Напрямок вектора сили Коріоліса визначається по векторному добутку.
Причина появи сили Коріоліса - в коріолісову (поворотному) прискоренні. У інерційних системах відліку діє закон інерції, тобто, кожне тіло прагне рухатися по прямій і з постійною швидкістю. Якщо розглянути рух тіла, рівномірний уздовж деякого обертового радіусу і спрямоване від центру, то стане ясно, що щоб воно здійснилося, потрібно додавати тілу прискорення, тому що чим далі від центру, тим повинна бути більше дотична швидкість обертання. Це означає, що з точки зору обертається системи відліку, якась сила буде намагатися змістити тіло з радіуса.
Для того, щоб тіло рухалося з коріолісовим прискоренням, необхідно додаток сили до тіла, дорівнює F \u003d ma, де a - кориолисово прискорення. Відповідно, тіло діє за третім законом Ньютона з силою протилежної спрямованості. FK \u003d - ma. Сила, яка діє з боку тіла, і буде називатися силою Коріоліса. Не слід плутати коріолісову силу з іншою силою інерції - відцентровою силою, яка спрямована по радіусу обертової окружності.
Якщо обертання відбувається за годинниковою стрілкою, то рухається від центру обертання тіло буде прагнути зійти з радіусу вліво. Якщо обертання відбувається проти годинникової стрілки - то вправо.
умови рівноваги твердого тіла. Види рівноваги.
1-е умова рівноваги: якщо рівнодіюча всіх сил, прикладених до тіла дорівнює нулю, то тіло рухається рівномірно і прямолінійно (швидкість \u003d константі) або спочивати (швидкість \u003d 0).
2-е умова рівноваги: якщо сумарний момент сил, що діють на тіло дорівнює нулю, то тіло обертається рівномірно або спочивати.
Види рівноваги:
1 - положення стійкої рівноваги - стан механічної системи при виведенні з якого в самій системі виникають сили прагнуть повернути її в стан рівноваги. У цьому положенні система володіє мінімальним значенням потенційної енергії.
2 - стан нестійкої рівноваги - стан механічної системи, при виведенні з якого в самій системі виникають сили, які прагнуть вивести систему ще далі з положення рівноваги.
3 - байдуже становище.
Поставити своє запитання.
лікування водою
Глечики фільтри, картриджі
Вода на екваторі. сила Коріоліса
Експерименти з водою на екваторі. В інтернеті опубліковано цікаве відео - про те, як вода поводиться на екваторі, і як вона поводиться, якщо трохи відійти в сторони - північного або південного полюса. При зливі води на екваторі вона витікає без завихрень, а якщо відійти в сторону полюсів - виникають завихрення, причому в різні боки.
Дивіться відео:
Сила Коріоліса, названа на честь французького вченого Гюстава Коріоліса, який відкрив її в 1833 р - одна з інерційних сил, що діють в неінерціальної системи відліку через обертання тіла, що виявляється при русі в напрямку під кутом до осі обертання. Причина появи сили Коріоліса полягає в поворотному прискоренні. У інерційних системах відліку відповідно до закону інерції кожне тіло рухається по прямій і з постійною швидкістю. При рівномірному русі тіла вздовж деякого обертового радіусу необхідно прискорення, тому що чим далі тіло від центру, тим повинна бути більше дотична швидкість обертання. Тому при розгляді обертається системи відліку, сила Коріоліса буде намагатися змістити тіло з заданого радіуса. При цьому, якщо обертання відбувається за годинниковою стрілкою, то рухається від центру обертання тіло буде прагнути зійти з радіусу вліво. Якщо обертання відбувається проти годинникової стрілки - то вправо.
Мал. Виникнення сили Коріоліса
Результат дії сили Коріоліса буде максимальним при поздовжньому переміщенні об'єкта по відношенню до обертання. На Землі це буде при русі по меридіану, при цьому тіло відхиляється вправо при русі з півночі на південь і вліво при русі з півдня на північ. Для цього явища є дві причини: перша, обертання Землі на схід; і друга - залежність від географічної широти тангенциальной швидкості точки на поверхні Землі (ця швидкість дорівнює нулю на полюсах і досягає свого максимального значення на екваторі).
Експериментально сила Коріоліса, викликана обертанням Землі щодо своєї осі, може бути помічена при спостереженні за рухом маятника Фуко. Крім того, сила Коріоліса проявляється в глобальних природних процесах. Наша планета обертається навколо своєї осі, і всі тіла, які переміщаються по її поверхні, відчувають вплив цього обертання. На людину, що йде зі швидкістю приблизно 5 км / год, сила Коріоліса діє настільки незначно, що він її не помічає. Зате на великі маси води в річках або повітряні потоки вона робить істотний вплив. В результаті в північній півкулі сила Коріоліса направлена \u200b\u200bвправо від руху, тому праві береги річок в Північній півкулі крутіші, т. К. Їх підмиває вода під дією сили Коріоліса. У Південній півкулі все відбувається навпаки і підмиваються ліві берега. Даний факт пояснюється спільною дією сили Коріоліса і сили тертя, що створюють обертальний рух мас води навколо осі русла, яке викликає перенесення речовини між берегами. Сила Коріоліса відповідальна також і за обертання циклонів і антициклонів - вихрових рухів повітря з низьким і високим тиском в центрі, що рухаються за годинниковою стрілкою в Північній і проти годинникової стрілки в Південному півкулях. Це відбувається через те, що обумовлена \u200b\u200bобертанням Землі сила Коріоліса в Північній півкулі призводить до повороту рухомого потоку вправо, а в Південному - вліво. Для циклонів характерно зворотний напрямок вітрів.
Ще один прояв сили Коріоліса полягає в зношуванні рейок в Північному і Південному півкулях. Якби рейки були б ідеальними, то при русі поїздів з півночі на південь і з півдня на північ, під впливом сили Коріоліса один рейок зношувався б сильніше, ніж другий. У північній півкулі більше зношується правий, а в південному лівий.
Силу Коріоліса також необхідно враховувати при розгляді планетарних рухів води в океані. Вона є причиною виникнення гироскопических хвиль, в яких молекули води рухаються по колу.
І, нарешті, при ідеальних умовах сила Коріоліса визначає напрямок закручування води при зливі в раковині. Хоча насправді сила Коріоліса діє протилежно в двох півкулях, напрямок закручування води в зливної воронки лише частково визначається цим ефектом. Справа в тому, що вода довгий час тече по водопровідних труб, При цьому в потоці води утворюються невидимі течії, які продовжують закручувати струмінь води, коли вона ллється в раковину. Коли вода йде в зливний отвір також можуть створюватися подібні течії. Саме вони визначають напрямок руху води в лійці, оскільки сили Коріоліса виявляються набагато слабкіше цих течій. Таким чином, в звичайному житті напрямок закручування води в зливної воронки в північній і південній півкулях більше залежить від конфігурації каналізаційної системи, ніж від дії природних сил. Тому щоб точно відтворити цей результат, необхідно створити ідеальні умови. Експериментатори взяли ідеально симетричну раковину сферичної форми, усунули каналізаційні труби, дозволивши воді вільно проходити крізь зливний отвір, обладнали зливний отвір автоматичної заслінкою, яка відкривалася лише після того, як в воді заспокоювалися будь залишкові хвилювання, - і змогли зафіксувати ефект Коріоліса на практиці.
К.х.н. О.В.Мосін
Згідно місячної теорії про припливи, земна кора на широті Москви з періодичністю два рази на добу піднімається і опускається з амплітудою близько 20 см., на екваторі розмах коливань перевищує півметра.
Тоді чому, найвищі припливи утворюються в помірних поясах а не на екваторі?
Найвищі припливи на Землі утворюються в затоці Фанді в Північній Америці - 18 м, в гирлі річки Северн в Англії - 16 м, в затоці Мон-Сен-Мішель у Франції - 15 м, в губах Охотського моря, Пенжинской і Гіжігінской - 13 м , біля мису Нерпінскій в Мезенском затоці - 11 м.
Коловоротна теорія про припливи пояснює цю нестиковку відсутністю вирів на екваторі, також циклонів і антициклонів.
Для освіти вирів, циклонів і антициклонів, необхідна система, що відхиляє сила Коріоліса. На екваторі сила Коріоліса мінімальна а в помірних поясах, максимальна.
І ще питання: в океані два горба утворюються завдяки "переміщенню вод", а як утворюються два горба на корі землі? Це означає, що переміщається земна кора?
Робота ефетов Коріоліса ..
Одне з призначень сили Коріоліса в природі, є формування вирів циклонів і антициклонів. І щоб в повній мірі проявилася сила Коріоліса, повинна відбутися розбалансування лінійної і кутової швидкості, як щодо осі Землі, так і щодо осі Сонця. Сила Коріоліса, також залежить від нахилу осі Землі, до площини орбіти Землі. І без урахування орбітального обертання Землі, і нахилу осі Землі, сила Коріоліса, залишиться в науці, як декорація, марна для науково практичного застосування, і завдання для розвитку мислення у школярів. При уявній простоті, сила Коріоліса для сприйняття вкрай важка. І об'єктивно вивчати, і аналізувати її, без макета сонячної системи, Неможливо.
"Припливи і відливи-результат прецесії вирів".
Форум Кафедри океанології СПбДУ. "Гіпотези, загадки, ідеї, осяяння".
Води озер, морів і океанів, північної півкулі, обертаються проти годинникової стрілки, а води південної півкулі, обертаються за годинниковою стрілкою, утворюючи гігантські вири. А все що обертається, в тому числі і вири, мають властивість гіроскопа (дзиги), зберігати вертикальне положення осі в просторі незалежно від обертання Землі .. Якщо дивитися на Землю з боку Сонця, вири обертаючись разом із Землею перекидаються, два рази на добу, завдяки чому, вири прецессируют, (1-2 градусів) і відображають від себе приливну хвилю .. Води Білого моря, обертаються проти годинникової стрілки, утворюючи величезний вир-гіроскоп, прецессіруя відображає приливну хвилю по всьому периметру Білого моря .. Аналогічна схема припливів і відливів, спостерігається у всіх озерах, морях і океанах .. приливні хвилі річці Амазонка, створює величезний планетарний вир діаметром кілька тисяч км, що обертається між Південною Америкою і Північною Африкою, охоплюючи і гирло річки Амазонка .. Ширина приливної хвилі, залежить від діаметра виру. А висота припливної хвилі, залежить від швидкості перекидання виру (за 12часов), і швидкості обертання виру. А швидкість обертання виру, залежить від сили Коріоліса, від осьової і орбітальної швидкості Землі, і від нахилу осі Землі. А роль Місяця непряма, створення нерівномірного орбітальної швидкості Землі .. Води Середземного моря, обертаються проти годинникової стрілки, утворюючи припливи висотою 10-15 см. Але в затоці Габес, що біля узбережжя Тунісу, висота припливів досягає трьох метрів, а часом і більше. І це вважається однією з загадок природи. Але в той же час, в затоці Габес, обертається вир, прецессіруя відображає додаткову приливну хвилю. Усередині постійних океанічних і морських вирів, обертаються невеликі постійні і непостійні вихори і вири, створювані впадають в бухти річками, обрисом берегів і місцевими вітрами. І в залежності від швидкості, і напрямку обертання невеликих прибережних вирів, залежить календар, амплітуда, та кількість припливів і відливів на добу .. водоворотних гіпотезу припливів, легко перевірити, по зв'язку висоти приливної хвилі, зі швидкістю обертання вирів .. По висоті приливної хвилі , можна визначати місцезнаходження вирів .. Як правило позитивні відгуки до гіпотези, пишуть мислителі знають про протиріччя в Місячної теорії припливів і відливів, що володіють поглибленими знаннями небесної механіки, і властивостей гіроскопа.
"Приливна хвиля" рухається з Індійського океану, врізаючись в східний берег острова Мадагаскар, всупереч очікуванням створює нульові припливи і відливи. А аномально висока приливна хвиля, чомусь виникає між островом Мадагаскар, і східним берегом Африки .. Вікіпедія пояснює цю нестиковку, відображенням хвиль, і тим що сила Коріоліса робить свою справу .. А реальна причина цієї нестиковці, гігантський вир, що обертається навколо острова Мадагаскар, зі швидкістю 9 км. О першій годині, прецессіруя відображає приливну хвилю, в сторону східного берега Африки ..
Швидкість обертання вирів на Землі, знаходиться в межах від 0, 0 до 10 км. На годину. Найбільша швидкість океанських течій на поверхні може досягати 29, 6 км / год (зареєстровано в Тихому океані біля узбережжя Канади).
У відкритому океані течії зі швидкістю 5, 5 км / год і більше вважаються сильними.
Привіт, Юсуп Саламович!
На Вашу статтю отримана рецензія, рецензія позитивна, стаття рекомендована до публікації ...
Додала Ваші матеріали в №3 / 2015 року, який вийде 29.06.2015 року. По виходу журналу я пришлю Вам посилання на on-line версію і електронний варіант номера електронною поштою. Друкований варіант доведеться почекати довше. Дякуємо Вам за публікацію в нашому журналі ...
З повагою, Наталія Хватаева (редактор російськомовного напряму. Науковий журнал «Eastern-european scientific
journal »(Російсько-Німецький) 28.04.2015
Водоворотних теорію про припливи можна легко перевірити, по зв'язку висоти приливної хвилі зі швидкістю обертання вирів.
Список морів, із середньою швидкістю обертання вирів більш 0, 5 км / год, і середньою висотою приливної хвилі більше 5 см:
Ірландське море. Північне море. Баренцове море. Море Баффина. Біле море. Берингове море. Охотське море. Аравійське море. Саргасово море. Гудзонової затоки. Залив Мен. Залив Аляска. І т.д.
Список морів, із середньою швидкістю обертання вирів менш 0, 5 км / год, і середньою висотою приливної хвилі менше 5 см:
Балтійське море. Гренландское море. Чорне море. Азовське море. Каспійське море. Чукотське море. Карське море. Море Лаптєвих. Червоне море. Мармурове море. Карибська море. Японське море. Мексиканська затока. І т.д.
Примітка: Висота приливної хвилі (солітону), і амплітуда припливів і відливів, це не одне і теж.
Типізація і районування морів proznania.ru/
моря СРСР tapemark.narod.ru/more/
Лоція морів і океанів goo.gl/rOhQFq
З цієї статті ви не дізнаєтеся нічого нового про крутих правих берегах річок північної півкулі, про напрямки обертання атмосферних циклонів і антициклонів, про пасати та про закручуванні води в зливному отворі ванни або раковини. Ця стаття розповість вам про ...
Витоках понять «прискорення Коріоліса» і «сила Коріоліса».
Перш ніж почати відповідати на питання заголовка статті я хочу нагадати кілька визначень. Для спрощення розуміння при вивченні складних рухів тел в теоретичної механіки були введені поняття відносного руху і переносного, а так само властивих їм швидкостей і прискорень.
відноснерух характеризується відносною траєкторією, відносною швидкістю v отн і відносним прискоренням a отн і являє собою рух матеріальної точки відносно рухомий системи координат.
переносний рух, що характеризується переносний траєкторією, переносний швидкістю v пер і переносним прискоренням a пер , Являє собою рух рухомий системи координат разом з усіма жорстко пов'язаними з нею точками простору по відношенню до нерухомою(Абсолютної) системі координат.
абсолютна рух, що характеризується абсолютною траєкторією, абсолютної швидкістю v і абсолютним прискоренням a , Це - рух точки щодо нерухомою системи координат.
a — - вектор
a - абсолютне значення (модуль)
Приношу вибачення за відступ від використання загальноприйнятих символів в позначенні векторів.
Основні формули складного руху матеріальної точки в векторній формі:
v -= v отн - + v пер -
a -= a отн - + a пер - + a кор -
Якщо зі швидкістю все зрозуміло і логічно, то з прискоренням все не так очевидно. Що це за третій вектор a кор - ? Звідки він взявся? Саме йому - третьому доданку векторного рівняння прискорення матеріальної точки при складному русі - прискорення Коріоліса - і присвячена ця стаття.
Якщо відносне прискорення є параметром зміни відносної швидкості у відносному русі матеріальної точки, переносне прискорення - параметром зміни переносний швидкості в переносному русі, то прискорення Коріоліса характеризує зміну відносної швидкості точки в переносному русі і переносний швидкості у відносному русі. Не зрозуміло? Розберемося, як зазвичай, на прикладі!
Як виникає прискорення Коріоліса
1. На малюнку, розташованому нижче, зображений механізм, що складається з куліси, що обертається з постійною кутовою швидкістю ω пров навколо точки O і повзун, що переміщається по кулісі з постійною лінійною швидкістю v отн . Отже, кутове прискорення лаштунки і пов'язаної з нею рухомий системи координат (вісь x) ε пров дорівнює нулю. Так само дорівнює нулю і лінійне прискорення точки C повзуна a отн щодо куліси (рухомий системи координат - осі х).
ω пер \u003d const ε пер \u003d 0
v отн \u003d const a отн \u003d 0
2. Як можна здогадатися по абревіатур - відносний рух в нашому прикладі - це прямолінійний рух повзуна - точки C - по кулісі, а переносний рух - це обертання повзуна разом кулісою навколо центру - точки О. Вісь x 0 - вісь нерухомої системи координат.
3. Те, що прискорення ε пер \u003d 0 і a отн \u003d 0 вибрано в прикладі не випадково. Це полегшить і спростить сприйняття і розуміння суті і природи виникнення коріолісова прискорення і рождаемой цим прискоренням - сили Коріоліса.
4. При переносному русі (обертанні куліси) вектор відносної лінійної швидкості v отн1 - повернеться за малий проміжок часу dt на вельми незначний кут dφ і отримає при цьому приріст (зміна) у вигляді вектора dv отн - .
dφ \u003d ω пров * dt
dv отн -= v отн2 -— v отн1 -
dv отн \u003d v отн * dφ \u003d v отн * ω пров * dt
5. Вектор відносної швидкості точки C v отн2 - в положенні №2 зберіг свій розмір і напрямок щодо рухомої системи координат - осі x. Але в абсолютному просторі цей вектор повернувся за рахунок переносного руху на кут dφ і перемістився за рахунок відносного руху на відстань dS !
6. При прагне до нуля вугіллі повороту dφ вектор зміни відносної швидкості dv отн - будетперпендікулярен вектору відносної швидкості v отн2 - .
7. Зміна швидкості може бути викликано тільки наявністю ненульового прискорення, яке і придбає точка С. Напрямок вектора цього прискорення a 1 - збігається з напрямком вектора зміни відносної швидкості dv отн - .
a 1 \u003d dv отн / dt \u003d v отн * ω пров
8. При відносному русі (прямолінійній переміщенні точки C повзуна по кулісі) вектор переносної лінійної швидкості v пер - за незначний проміжок часу dt переміститься на відстань dS і одержить збільшення (зміна) - вектор dv пер - .
dS \u003d v отн * dt
dv пров - = v Пер2 - — v пер1 - — dv ц пер -
dv пер \u003d ω пров * dS \u003d ω пров * v отн * dt
9. Вектор переносний швидкості точки C v Пер2 - в положенні №2 збільшив свій розмір і зберіг напрямок щодо рухомої системи координат - осі x. У нерухомій системі координат (вісь x 0) цей вектор повернувся за рахунок переносного руху на кут dφ і перемістився на відстань dS завдяки переносному руху!
10. За аналогією з відносною швидкістю додаткове зміна переносний швидкості може бути викликано тільки наявністю ненульового прискорення, яке придбає точка С в цьому русі. Напрямок вектора цього прискорення a 2 - збігається з напрямком вектора зміни переносний швидкості dv пер - .
a 2 \u003d dv пер / dt \u003d ω пров * v отн
11. Поява вектора зміни переносний швидкості dv ц пер -визвано переносним рухом (обертанням)! На точку C діє переносне прискорення a пер - в нашому випадку доцентрове, вектор якого спрямований до центру обертання точці O.
a Пер2 \u003d ω пров 2 * S 2
У нашому прикладі це прискорення діє і в початковий момент часу (в положенні №1), його значення дорівнює:
a пер1 \u003d ω пров 2 * S 1
12. вектори a 1 -і a 2 - мають однаковий напрямок! На малюнку це візуально не зовсім так через неможливість накреслити зрозумілу схему при близькому до нуля вугіллі повороту dφ . Щоб знайти повне додаткове прискорення точки C, яке вона отримала через зміну вектора відносної швидкості v отн1 - в переносному русі і вектора переносний швидкості v пер1 - у відносному русі необхідно скласти вектори a 1 - і a 2 - . Це і є прискорення Коріоліса точки C.
a кор - = a 1 - + a 2 -
a кор \u003d a 1 + a 2 \u003d 2 * ω пров * v отн
13. Основні залежності швидкості і прискорення точки C в нерухомій системі координат в векторної і абсолютної формах для нашого прикладу виглядають так:
v -= v отн -+ v пер -
v \u003d (v отн 2 + ω пров 2 * S 2) 0,5
a -= a пер - + a кор -
a \u003d (ω пров 4 * S 2 + a кор 2) 0,5 \u003d (ω пров 4 * S 2 + 4 * ω пров 2 * v отн 2) 0,5
Підсумки і висновки
Прискорення Коріоліса виникає при складному русі точки тільки при одночасному виконанні трьох незалежних умов:
1. Переносний рух має бути обертальним. Тобто кутова швидкість переносного руху повинна бути не дорівнює нулю.
3. Відносний рух має бути поступальним. Тобто лінійна швидкість відносного руху не повинна дорівнювати нулю.
Для визначення напрямку вектора прискорення Коріоліса необхідно повернути вектор лінійної відносної швидкості на 90 ° в бік переносного обертання.
Якщо точка має масу, то згідно з другим законом Ньютона кориолисово прискорення спільно з масою створять силу інерції, спрямовану в бік, протилежний вектору прискорення. Це і є сила Коріоліса!
Саме сила Коріоліса, діючи на деякому плечі, створює момент, який називається гіроскопічним моментом!
Про гироскопических явищах можна прочитати в цілому ряді інших статей цього блогу.
підписуйтесь на анонси статей у вікнах, розташованих в кінці кожної статті або вгорі кожної сторінки, і не забувайте підтверджувати підписку .
У цій статті мені, як завжди, хотілося коротко і дохідливо розповісти про досить непростих поняттях - про прискорення і силі Коріоліса. Вдалося це чи ні з інтересом прочитаю в Ваших коментарях, шановні читачі!
29. Сила Коріоліса
Найжахливіша сила, якої Гравітон не потрібні
Спочатку - що відомо науковому світу про силу Коріоліса?
При обертанні диска більш далекі від центру точки рухаються з більшою дотичній швидкістю, ніж менш далекі (група чорних стрілок уздовж радіуса). Перемістити деякий тіло уздовж радіуса так, щоб воно залишалося на радіусі (синя стрілка з положення "А" в положення "Б") можна, збільшивши швидкість тіла, тобто надавши йому прискорення. якщосистема відліку обертається разом з диском, то видно, що тіло "не хоче" залишатися на радіусі, а "намагається" піти вліво - це і є сила Коріоліса.
Траєкторії кульки при русі по поверхні обертової тарілки в різних системах відліку (вгорі - в інерціальній, внизу - в неінерціальної).
сила Коріоліса- одна зсил інерції, яка існує в неінерціальної системи відліку через обертання і законів інерції , Що виявляється при русі в напрямку під кутом до осі обертання. Названа на честь французького вченогоГюстава Гаспара Коріоліса , Вперше її описав. Прискорення Коріоліса було отримано Коріоліса в 1833 році,Гауссом в 1803 році і Ейлером в 1765 році.
Причина появи сили Коріоліса - в коріолісову (поворотному) прискоренні. Вінерційних системах відліку діє закон інерції , Тобто, кожне тіло прагне рухатися по прямій і з постійноюшвидкістю . Якщо розглянути рух тіла, рівномірний уздовж деякого обертового радіусу і спрямоване від центру, то стане ясно, що щоб воно здійснилося, потрібно додавати тілуприскорення , Тому що чим далі від центру, тим повинна бути більше дотична швидкість обертання. Це означає, що з точки зору обертається системи відліку, якась сила буде намагатися змістити тіло з радіуса.
Для того, щоб тіло рухалося з коріолісовим прискоренням, необхідно додаток сили до тіла, що дорівнює F = ma, де a - кориолисово прискорення. Відповідно, тіло діє потретім законом Ньютона з силою протилежної спрямованості.F K = — ma.
|
Сила, яка діє з боку тіла, і буде називатися силою Коріоліса. Не слід плутати коріолісову силу з іншогосилою інерції - відцентровою силою , Яка спрямована нарадіусу обертової окружності. Якщо обертання відбувається за годинниковою стрілкою, то рухається від центру обертання тіло буде прагнути зійти з радіусу вліво. Якщо обертання відбувається проти годинникової стрілки - то вправо. |
правило Жуковського
| прискорення Коріоліса можна отримати, спроектувавши вектор швидкості матеріальної точки в неінерціальної системи відліку на площину перпендикулярну вектору кутової швидкості неінерціальної системи відліку , Збільшивши отриману проекцію в раз і повернувши її на 90 градусів в напрямку переносного обертання. | Н. Е. Жуковським була запропонована зручна для практичного використання словесна формулювання визначення сили Коріоліса |
додатки:
правило свердлика
|
Прямий провід зі струмом. Струм (I), протікаючи через провід, створює магнітне поле (B) навколо дроти.правило свердлика (Також, правило правої руки) -мнемонічне правило для визначення напрямку векторакутової швидкості , Що характеризує швидкість обертання тіла, а також векторамагнітної індукції B або для визначення напрямкуіндукційного струму . Правило правої руки правило свердлика: "Якщо напрямок поступального рухусвердлика (гвинта ) Збігається з напрямком струму в провіднику, то напрям обертання ручки свердлика збігається з напрямомвектора магнітної індукції “. |
визначає напрямок індукційного струму в провіднику, що рухається в магнітному полі
Правило правої руки: "Якщо долоню правої руки розташувати так, щоб в неї входили силові лінії магнітного поля, А відігнутий великий палець направити по руху провідника, то 4 витягнутих пальці вкажуть напрямок індукційного струму ".
для соленоїда воно формулюється так: "Якщо обхопити соленоїд долонею правої руки так, щоб чотири пальці були спрямовані уздовж струму в витках, то відставлений великий палець покаже напрям ліній магнітного поля всередині соленоїда".
Правило лівої руки
Якщо рухається заряд, а магніт покоїться, то для визначення сили діє правило лівої руки: "Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії індукції магнітного поля входили в долоню перпендикулярно їй, а чотири пальці були спрямовані по току (по руху позитивно зарядженої частинки або проти руху негативно зарядженої), то відставлений на 90® великий палець покаже напрям діючої сили Лоренца або Ампера ".
МАГНІТНЕ ПОЛЕ
Властивості (стаціонарного) магнітного поля
Постійне (або стаціонарне)магнітне поле - це магнітне поле, незмінні в часі.
1. Магнітне поле створюється рухомими зарядженими частинками і тілами, провідниками з струмом, постійними магнітами.
2. Магнітне поле дієна рухомі заряджені частинки і тіла, на провідники зі струмом, на постійні магніти, на рамку зі струмом.
3. Магнітне поле вихровий, Тобто не має джерела.
МАГНІТНІ СИЛИ- це сили, з якими провідники зі струмом діють один на одного.
………………
МАГНИТНАЯ ІНДУКЦІЯ
Вектор магнітної індукції направлений завжди так, як зорієнтована вільно обертається магнітна стрілка в магнітному полі.
ЛІНІЇ магнітної ІНДУКЦІЇ - це лінії, дотичними до якої в будь-який її точці є вектор магнітної індукції.
Однорідне магнітне поле - це магнітне поле, у якого в будь-який його точці вектор магнітної індукції незмінний по величині і напрямку; спостерігається між пластинами плоского конденсатора, всередині соленоїда (якщо його діаметр багато менше його довжини) або всередині смугового магніту.
Властивості ЛІНІЙ магнітної ІНДУКЦІЇ
- мають напрямок;
- безперервні;
- замкнуті (тобто магнітне поле є вихровим);
- не перетинаються;
- по їх густоті судять про величину магнітної індукції.
правило свердлика(В основному для прямого провідника зі струмом):
|
Якщо напрямок поступального руху свердлика збігається з напрямом струму в провіднику, то напрям обертання ручки свердлика збігається з напрямом ліній магнітного поля струму.Правило правої руки (В основному для визначення напрямку магнітних ліній всередині соленоїда):Якщо обхопити соленоїд долонею правої руки так, щоб чотири пальці були спрямовані уздовж струму в витках, то відставлений великий палець покаже напрям ліній магнітного поля всередині соленоїда. |
|
Існують інші можливі варіанти застосування правил гвинта і правої руки. |
 
|
СИЛА ампер- це сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.Модуль сили Ампера дорівнює добутку сили струму в провіднику на модуль вектора магнітної індуціі, довжину провідника і синус кута між вектором магнітної індукції і напрямком струму в провіднику.Сила Ампера максимальна, якщо вектор магнітної індукції перпендикулярний провіднику.Якщо вектор магнітної індукції паралельний провіднику, то магнітне поле не робить ніякого впливу на провідник зі струмом, тобто сила Ампера дорівнює нулю.Напрямок сили Ампера визначається по правилом лівої руки: |
Якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна провіднику складова вектора магнітної індукції входила в долоню, а 4 витягнутих пальці були спрямовані у напрямку струму, то відігнутий на 90 градусів великий палець покаже напрям сили, що діє на провідник зі струмом.
Так, в магнітному полі прямого провідника зі струмом (воно неоднорідне) рамка зі струмом орієнтується уздовж радіуса магнітної лінії і притягується або відштовхується від прямого провідника зі струмом в залежності від напрямку струмів.
|
Напрямок сили Коріоліса на обертається Землі.Відцентрова сила , Що діє на тіло маси m, По модулю дорівнює F pr \u003d mb 2 r, Де b \u003d омега кутова швидкість обертання і r - відстань від осі обертання. Вектор цієї сили лежить в площині осі обертання і спрямований перпендикулярно від неї. величинасили Коріоліса , Що діє на частинку, яка рухається зі швидкістю щодо даної обертається системи відліку, визначається виразом, Де альфа - кут між векторами швидкості частинки і кутової швидкості системи відліку. Вектор цієї сили спрямований перпендикулярно обом векторах і вправо від швидкості тіла (визначається поправилом свердлика ). |
Ефекти сили Коріоліса: лабораторні експерименти
|
Маятник Фуко на північному полюсі. Вісь обертання Землі лежить у площині коливань маятника.маятник Фуко . Експеримент, що наочно демонструє обертання Землі, поставив в 1851 році французький фізикЛеон Фуко . Його сенс полягає в тому, що площина коливаньматематичного маятника незмінна щодо інерціальної системи відліку, в даному випадку щодо нерухомих зірок. Таким чином, в системі відліку, пов'язаної з Землею, площина коливань маятника повинна повертатися. З точки зору неінерціальної системи відліку, пов'язаній із Землею, площина коливань маятника Фуко повертається під дією сили Коріоліса.Найбільш виразно цей ефект повинен бути виражений на полюсах, де період повного повороту площині маятника дорівнює періоду обертання Землі навколо осі (зоряним діб). У загальному випадку, період обернено пропорційний синусу географічної широти, на екваторі площину коливань маятника незмінна. |
В даний часмаятник Фуко з успіхом демонструється в ряді наукових музеїв і планетаріїв, зокрема, в планетаріїСанкт-Петербурга , Планетарії Волгограда.
Існує ряд інших дослідів з маятника, використовуваних для доказу обертання Землі. Наприклад, в досвіді Браве (1851 г.) використовувавсяконічний маятник . Обертання Землі доводилося тим, що періоди коливань за і проти годинникової стрілки розрізнялися, оскільки сила Коріоліса в цих двох випадках мала різний знак. У 1853 рГаусс запропонував використовувати не математичний маятник, як уФуко, а фізичний , Що дозволило б зменшити розміри експериментальної установки і збільшити точність експерименту. Цю ідею реалізувавКамерлінг-Оннес в 1879 р
гіроскоп - тіло, що обертається зі значним моментом інерції зберігає момент імпульсу, якщо немає сильних збурень. Фуко, якому набридло пояснювати, що відбувається з маятником Фуко нема на полюсі, розробив іншу демонстрацію: підвішений гіроскоп зберігав орієнтацію, а значить повільно повертався щодо спостерігача.
Відхилення снарядів при гарматної стрільби. Іншим спостережуваним проявом сили Коріоліса є відхилення траєкторій снарядів (в північній півкулі вправо, у південному - вліво), вистрілює в горизонтальному напрямку. З точки зору системи відліку, для снарядів, вистрілює уздовжмеридіана , Це пов'язано з залежністю лінійної швидкості обертання Землі від географічної широти: при русі від екватора до полюса снаряд зберігає горізонтельную компоненту швидкості незмінною, в той час як лінійна швидкість обертання точок земної поверхні зменшується, що призводить до зміщення снаряда від меридіана в бік обертання Землі. Якщо постріл був зроблений паралельно екватору, то зміщення снаряда від паралелі пов'язано з тим, що траєкторія снаряда лежить в одній площині з центром Землі, в той час як точки земної поверхні рухаються в площині, перпендикулярній осі обертання Землі.
Відхилення вільно падаючих тіл від вертикалі. Якщо швидкість руху тіла має велику вертикальну складову, сила Коріоліса направлена \u200b\u200bна схід, що призводить до відповідного відхилення траєкторії тіла, що вільно падає (без початкової швидкості) з високої вежі. При розгляді в інерціальній системі відліку ефект пояснюється тим, що вершина башти щодо центру Землі рухається швидше, ніж підстава, завдяки чому траєкторія тіла виявляється вузької параболою і тіло злегка випереджає підставу вежі.
Цей ефект був передбаченийНьютоном в 1679 р Зважаючи на складність проведення відповідних експериментів ефект вдалося підтвердити тільки в кінці XVIII - першій половині XIX століття (Гульельміні, тисячі сімсот дев'яносто одна; Бенценберг 1802; Райх, 1831).
австрійський астрономЙоганн Хаген (1902 г.) здійснив експеримент, який є модифікацією цього досвіду, де замість вільно падаючих вантажів використовуваласямашина Атвуда . Це дозволило знизити прискорення падіння, що призвело до зменшення розмірів експериментальної установки і підвищення точності вимірювань.
Ефект Етвеша. Ні низьких широтах сила Коріоліса при русі по земній поверхні спрямована в вертикальному напрямку і її дія призводить до збільшення або зменшення прискорення вільного падіння, в залежності від того, чи рухається тіло на захід або схід. Цей ефект названийефектом Етвеша в честь угорського фізикаРоланда Етвеша , Експериментально виявив його на початку XX століття.
Досліди, які використовують закон збереження момент імпульсу. Деякі експерименти засновані назакон збереження моменту імпульсу : В інерціальній системі відліку величина моменту імпульсу (що дорівнює добуткумоменту інерції на кутову швидкість обертання) під дією внутрішніх сил не змінюється. Якщо в деякий початковий момент часу установка нерухома відносно Землі, то швидкість її обертання щодо інерціальної системи відліку дорівнює кутової швидкості обертання Землі. Якщо змінити момент інерції системи, то повинна змінитися кутова швидкість її обертання, тобто почнеться обертання відносно Землі. У неінерціальної системи відліку, пов'язаній із Землею, обертання виникає в результаті дії сили Коріоліса. Ця ідея була запропонована французьким вченимЛуї Пуансо в 1851 р
Перший такий експеримент був поставленийХаген в 1910 р .: два вантажу на гладкій перекладині були встановлені нерухомо відносно поверхні Землі. Потім відстань між вантажами було зменшено. В результаті установка прийшла в обертання. Ще більш наочний досвід поставив німецький ученийХанс Букка (Hans Bucka) в 1949 р Стрижень довжиною приблизно 1,5 метра був встановлений перпендикулярно прямокутній рамці. Спочатку стрижень був горизонтальний, установка була нерухомою відносно Землі. Потім стрижень був приведений у вертикальне положення, що призвело до зміни моменту інерції установці приблизно в 10 4 раз і її швидкому обертанню з кутовий швидкістю, в 10 4 разів перевищує швидкість обертання Землі.
Воронка в ванні. Оскільки сила Коріоліса дуже слабка, вона надає пренебрежимо малий вплив на напрямок закручування води при зливі в раковині або ванні, тому в загальному випадку напрямок обертання в воронці не пов'язане з обертанням Землі. Однак в ретельно контрольованих експериментах можна відокремити дію сили Коріоліса від інших чинників: в північній півкулі воронка буде закручена проти годинникової стрілки, в південному - навпаки (все навпаки).
Ефекти сили Коріоліса: явища в навколишній природі
Закон Бера. Як вперше відзначив петербурзький академікКарл Бер в 1857 році, річки розмивають в північній півкулі правий берег (в південній півкулі - лівий), який внаслідок цього виявляється більш крутим (закон Бера ). Пояснення ефекту аналогічно поясненню відхилення снарядів при стрільбі в горизонтальному напрямку: під дією сили Коріоліса вода сильніше вдаряється в правий берег, що призводить до його розмиття, і, навпаки, відступає від лівого берега.
|
Циклон над південно-східним узбережжям Ісландії (вид з космосу).Вітри: пасати, циклони, антициклони. З наявністю сили Коріоліса, спрямованої в північній півкулі вправо і в південному вліво, пов'язані також атмосферні явища: пасати, циклони і антициклони. явищепасатів викликається неоднаковістю нагріву нижніх шарів земної атмосфери в приекваторіальній смузі і в середніх широтах, що приводить до течії повітря уздовж меридіана на південь або північ в північній і південній півкулях, відповідно. Дія сили Коріоліса призводить до відхилення потоків повітря: в північній півкулі - в сторону північного сходу (північно-східний пасат), в південній півкулі - на південний схід (південно-східний пасат). |
циклоном називається атмосферний вихор з зниженим тиском повітря в центрі. Маси повітря, прагнучи до центру циклону, під дією сили Коріоліса закручуються проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою в південному. Аналогічно, вантициклоні , Де в центрі є максимум тиску, наявність сили Коріоліса призводить до вихревому руху за годинниковою стрілкою в північній півкулі і проти годинникової стрілки в південній. У стаціонарному стані напрямок руху вітру в циклоні або антициклоні таке, що сила Коріоліса врівноважує градієнт тиску між центром і периферією вихору (геострофічний вітер ).
Оптичні експерименти
В основі ряду дослідів, що демонструють обертання Землі, використовуєтьсяефект Саньяка: якщо кільцевої інтерферометр здійснює обертальний рух, то внаслідок релятивістських ефектів смуги зміщуються на кут
| де A - площа кільця, c - швидкість світла, омега - кутова швидкість обертання. Для демонстрації обертання Землі цей ефект був використаний американським фізикомМайкельсоном в серії експериментів, поставлених в 1923-1925 рр. В сучасних експериментах, які використовують ефект Саньяка, обертання Землі необхідно враховувати для калібрування кільцевих інтерферометрів. |
Правило свердлика в життя дельфінів
Однак малоймовірно, що дельфіни здатні відчувати цю силу в такому незначному масштабі, - пише MIGNews. За іншою версією менджер, справа в тому, що тварини плавають одному напрямку, щоб триматися групою під час відносної уразливості в годинник напівсну. "Коли дельфіни не сплять, вони використовують свист, щоб триматися разом, - пояснює вчений. - Але під час сну вони не хочуть шуміти, тому що боятися привернути увагу ". Але Менджер не знає, чому вибір напрямку змінюється в зв'язку з півкулею: "Це вище моїх сил", - визнає дослідник.
думка дилетанта
Отже, маємо збірку:
1. Сила Коріоліса - одна з
5. МАГНІТНЕ ПОЛЕ- це особливий вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.
6. МАГНИТНАЯ ІНДУКЦІЯ- це силова характеристика магнітного поля.
7. НАПРЯМОК ЛІНІЙ магнітної ІНДУКЦІЇ- визначається за правилом свердлика або за правилом правої руки.
9. Відхилення вільно падаючих тіл від вертикалі.
10. Воронка в ванні
11. Ефект правого берега.
12. Дельфіни.
На екваторі провели експеримент з водою. На північ від екватора при зливі вода оберталася за годинниковою стрілкою, на південь від екватора - проти годинникової стрілки. Те, що правий берег вище лівого - це вода затягує скельну породу нагору.
Сила Коріоліса ніякого відношення до обертанню Землі не має!
Детальний опис трубок зв'язку з супутниками, Місяцем і Сонцем наведені в монографії "Холодний ядерний синтез".
Там же ефекти, що виникають при зниженні потенціалів окремих частот в трубках зв'язку.
З 2007 року спостерігалися ефекти:
Обертання води при зливі як за годинниковою, так і проти годинникової стрілок, іноді слив проводився без обертання.
Дельфіни викидалися на берег.
Була відсутня трансформація струму (на вході все є, на виході нічого немає).
при трансформації вихідна потужність значно перевершувала вхідні.
Від згоряння трансформаторних підстанцій.
Збої систем зв'язку.
Чи не працювало правило гвинта при магнітної індукції.
Пропав Гольфстрім.
планується:
Зупинка океанських течій.
Зупинка річок, що впадають в Чорне море.
Зупинка річок, що впадають в Аральське море.
Зупинка Єнісею.
Ліквідація трубок зв'язку призведе до зміщення супутників планет на кругові орбіти навколо Сонця, радіус орбіт буде менше радіуса орбіти Меркурія.
Зняття трубки зв'язку з Сонцем - гасіння корони.
Зняття трубки зв'язку з Місяцем - ліквідація розмноження "золотого мільярда" і "золотого мільйона", при цьому Місяць "від'їжджає" від Землі на 1200000 км.