Centrifugalna sila tromosti. Coriolisova sila

29. Coriolisova sila

Najstrašnija sila kojoj ne trebaju gravitoni

Prvo, što znanstveni svijet zna o Coriolisovoj sili?

Kada se disk okreće, točke dalje od središta kreću se većom tangencijalnom brzinom od točaka manje udaljenih (skupina crnih strelica duž polumjera). Tijelo po radijusu možete pomicati tako da ostane na radijusu (plava strelica od položaja “A” do položaja “B”) povećavajući brzinu tijela, odnosno dajući mu akceleraciju. Ako referentni okvir rotira zajedno s diskom, jasno je da tijelo "ne želi" ostati na polumjeru, već "pokušava" ići ulijevo - to je Coriolisova sila.

Putanja lopte koja se kreće duž površine rotirajuće ploče u različitim referentnim sustavima (gore - u inercijalnom, dolje - u neinercijalnom).

Coriolisova sila- jedan od sile inercije koje postoje u neinercijalni referentni okvir zbog rotacije i zakona inercije , očituje se kada se kreće u smjeru pod kutom u odnosu na os rotacije. Ime je dobio po francuskom znanstvenikuGustave Gaspard Coriolis , koji ga je prvi opisao. Coriolisovo ubrzanje dobio je Coriolis 1833. Gauss 1803. i Euler 1765.

Razlog za pojavu Coriolisove sile je Coriolisovo (rotacijsko) ubrzanje. Uinercijski referentni sustavi vrijedi zakon inercije , odnosno svako tijelo nastoji se gibati pravocrtno i s konstantom ubrzati . Promatramo li gibanje tijela, ravnomjerno duž određenog polumjera rotacije i usmjereno iz središta, postaje jasno da je za njegovo odvijanje potrebno tijelu dati ubrzanje , jer što je dalje od središta, tangencijalna brzina rotacije bi trebala biti veća. To znači da će sa stajališta rotirajućeg referentnog okvira neka sila pokušati pomaknuti tijelo iz polumjera.

Da bi se tijelo gibalo Coriolisovim ubrzanjem potrebno je na tijelo djelovati silom koja je jednaka F = ma, Gdje a— Coriolisovo ubrzanje. U skladu s tim, tijelo djeluje prema Newtonov treći zakon sa silom u suprotnom smjeru.F K = — ma.

Sila koja djeluje iz tijela nazvat ćemo Coriolisova sila. Coriolisovu silu ne treba brkati s drugom sila inercije - centrifugalna sila , koji je usmjeren duž radijus kružnice koja se okreće. Ako se rotacija odvija u smjeru kazaljke na satu, tada će tijelo koje se kreće iz središta rotacije težiti napustiti radijus ulijevo. Ako se rotacija odvija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, onda udesno.

Vladavina Žukovskog

Dodaci:

Gimletovo pravilo

Ravna žica s strujom. Struja (I) koja teče kroz žicu stvara magnetsko polje (B) oko žice.Gimletovo pravilo(također, pravilo desne ruke) - mnemonički pravilo za određivanje smjera vektorakutna brzina , karakterizirajući brzinu rotacije tijela, kao i vektormagnetska indukcija B ili za određivanje smjeraindukcijska struja . Pravilo desne ruke Gimletovo pravilo: “Ako je smjer translatornog kretanja glet (vijak) ) poklapa se sa smjerom struje u vodiču, tada se smjer vrtnje ručke gimlet poklapa sa smjeromvektor magnetske indukcije “.

Određuje smjer inducirane struje u vodiču koji se kreće u magnetskom polju

Pravilo desne ruke: “Ako je dlan desne ruke postavljen tako da linije magnetskog polja ulaze u njega, a savijeni palac je usmjeren duž kretanja vodiča, tada će 4 ispružena prsta pokazati smjer indukcijske struje.”

Za solenoid formuliran je na sljedeći način: "Ako dlanom desne ruke uhvatite solenoid tako da su četiri prsta usmjerena duž struje u zavojima, tada će ispruženi palac pokazati smjer linija magnetskog polja unutar solenoida."

Pravilo lijeve ruke

Ako se naboj kreće, a magnet miruje, tada za određivanje sile vrijedi pravilo lijeve ruke: „Ako je lijeva ruka postavljena tako da linije indukcije magnetskog polja ulaze u dlan okomito na nju, a četiri prsta su usmjerena uz struju (uz kretanje pozitivno nabijene čestice ili protiv negativno nabijenog gibanja), tada će palac postavljen pod 90° pokazati smjer djelovanja Lorentzove ili Amperove sile.”

MAGNETSKO POLJE

SVOJSTVA (STACIONARNOG) MAGNETSKOG POLJA

Stalni (ili stacionarni) Magnetsko polje je magnetsko polje koje se ne mijenja tijekom vremena.

1. Magnetsko polje se stvara pokretne nabijene čestice i tijela, vodiči sa strujom, trajni magneti.

2. Magnetsko polje važeći na pokretne nabijene čestice i tijela, na vodiče sa strujom, na trajne magnete, na okvir sa strujom.

3. Magnetsko polje vrtlog, tj. nema izvora.

MAGNETSKE SILE- to su sile kojima vodiči pod strujom djeluju jedni na druge.

………………

MAGNETSKA INDUKCIJA

Vektor magnetske indukcije uvijek je usmjeren na isti način kao što je slobodno rotirajuća magnetska igla usmjerena u magnetskom polju.

LINIJE MAGNETSKE INDUKCIJE - to su linije tangente na koje je u bilo kojoj točki vektor magnetske indukcije.

Uniformno magnetsko polje– ovo je magnetsko polje u kojem je u bilo kojoj točki vektor magnetske indukcije konstantan po veličini i smjeru; promatrano između ploča ravnog kondenzatora, unutar solenoida (ako mu je promjer puno manji od duljine) ili unutar trakastog magneta.

SVOJSTVA VODOVA MAGNETSKE INDUKCIJE

– imati smjer;

– kontinuirano;

– zatvoreno (tj. magnetsko polje je vrtložno);

– ne sijeku se;

– njihova se gustoća koristi za procjenu veličine magnetske indukcije.

Gimletovo pravilo(uglavnom za ravni vodič s strujom):

	Ako se smjer translacijskog gibanja gimleta podudara sa smjerom struje u vodiču, tada se smjer rotacije ručke gimleta podudara sa smjerom linija magnetskog polja struje.Pravilo desne ruke (uglavnom za određivanje smjera magnetskih linija unutar solenoida):Ako dlanom desne ruke uhvatite solenoid tako da su četiri prsta usmjerena duž struje u zavojima, tada će ispruženi palac pokazati smjer linija magnetskog polja unutar solenoida.
	Postoje i druge moguće primjene pravila gimleta i desne ruke.
	SNAGA POJAČALA je sila kojom magnetsko polje djeluje na vodič kroz koji teče struja.Modul amperske sile jednak je umnošku jakosti struje u vodiču i veličine vektora magnetske indukcije, duljine vodiča i sinusa kuta između vektora magnetske indukcije i smjera struje u vodiču. .Amperova sila je najveća ako je vektor magnetske indukcije okomit na vodič.Ako je vektor magnetske indukcije paralelan s vodičem, tada magnetsko polje ne djeluje na vodič kroz koji teče struja, tj. Amperova sila je nula.Smjer Amperove sile određeno od pravilo lijeve ruke:

Ako je lijeva ruka postavljena tako da komponenta vektora magnetske indukcije okomita na vodič ulazi u dlan, a 4 ispružena prsta su usmjerena u smjeru struje, tada će palac savijen za 90 stupnjeva pokazati smjer sile koja djeluje na vodiču kojim teče struja.

Dakle, u magnetskom polju ravnog vodiča sa strujom (ono je nejednoliko), okvir sa strujom je orijentiran duž polumjera magnetske linije i privlači se ili odbija od ravnog vodiča sa strujom, ovisno o smjeru struje.

Smjer Coriolisove sile na rotirajućoj Zemlji.Centrifugalna sila , djelujući na tijelo mase m, modulo jednak F pr = mb 2 r, gdje je b = omega – kutna brzina rotacije i r— udaljenost od osi rotacije. Vektor te sile leži u ravnini osi rotacije i usmjeren je okomito na nju. Veličina Coriolisove sile , djelujući na česticu koja se kreće brzinom u odnosu na dani rotirajući referentni okvir, daje se izrazom, gdje je alfa kut između vektora brzine čestice i kutne brzine referentnog okvira. Vektor te sile usmjeren je okomito na oba vektora i desno od brzine tijela (određenegimlet pravilo ).

Učinci Coriolisove sile: laboratorijski pokusi

Foucaultovo njihalo na sjevernom polu. Os rotacije Zemlje leži u ravnini titranja njihala.Foucaultovo njihalo . Eksperiment koji jasno pokazuje rotaciju Zemlje izveo je 1851. francuski fizičar Leon Foucault . Njegovo značenje je da ravnina titranjamatematičko njihalo je konstantan u odnosu na inercijalni referentni okvir, u ovom slučaju u odnosu na zvijezde fiksne. Dakle, u referentnom sustavu povezanom sa Zemljom, ravnina titranja njihala mora rotirati. Sa stajališta neinercijalnog referentnog sustava povezanog sa Zemljom, ravnina titranja Foucaultovog njihala rotira pod utjecajem Coriolisove sile.Taj učinak trebao bi biti najjasnije izražen na polovima, gdje je period potpune rotacije ravnine njihala jednak periodu rotacije Zemlje oko svoje osi (siderički dan). Općenito, period je obrnuto proporcionalan sinusu ekvatora, ravnina njihala je nepromijenjena.

Trenutno Foucaultovo njihalo uspješno demonstrirana u nizu znanstvenih muzeja i planetarija, posebice u planetarijuSt. Petersburg , planetarij u Volgogradu.

Postoji niz drugih eksperimenata s njihalima koji se koriste za dokazivanje rotacije Zemlje. Na primjer, u Bravaisovom eksperimentu (1851.) korišten jestožasto njihalo . Rotacija Zemlje dokazana je činjenicom da su periodi oscilacija u smjeru i suprotnom smjeru kazaljke na satu bili različiti, jer je Coriolisova sila u ova dva slučaja imala različit predznak. Godine 1853 Gauss predložio korištenje nematematičkog njihala, npr Foucault, fizički , što bi omogućilo smanjenje veličine eksperimentalnog postava i povećanje točnosti eksperimenta. Ova ideja je provedena Kamerlingh Onnes 1879. godine

Žiroskop– rotacijsko tijelo sa značajnim momentom tromosti zadržava kutnu količinu gibanja ako nema jakih poremećaja. Foucault, koji je bio umoran od objašnjavanja što se događa s Foucaultovim klatnom koji nije na polu, razvio je još jednu demonstraciju: viseći žiroskop zadržao je svoju orijentaciju, što znači da se polako okretao u odnosu na promatrača.

Otklon projektila tijekom paljbe. Druga vidljiva manifestacija Coriolisove sile je skretanje putanje projektila (udesno na sjevernoj hemisferi, ulijevo na južnoj hemisferi) ispaljenih u vodoravnom smjeru. Sa stajališta inercijalnog referentnog okvira, za projektile ispaljene duž meridijan , to je zbog ovisnosti linearne brzine rotacije Zemlje o geografskoj širini: kada se kreće od ekvatora prema polu, projektil zadržava horizontalnu komponentu brzine nepromijenjenu, dok je linearna brzina rotacije točaka na polu Zemljina površina se smanjuje, što dovodi do pomaka projektila od meridijana u smjeru rotacije Zemlje. Ako je hitac ispaljen paralelno s ekvatorom, tada je pomak projektila od paralele uzrokovan činjenicom da putanja projektila leži u istoj ravnini sa središtem Zemlje, dok se točke na zemljinoj površini kreću u smjeru. ravnina okomita na Zemljinu os rotacije.

Otklon tijela koja slobodno padaju od okomice. Ako brzina tijela ima veliku vertikalnu komponentu, Coriolisova sila je usmjerena prema istoku, što dovodi do odgovarajućeg odstupanja u putanji tijela koje slobodno (bez početne brzine) pada s visokog tornja. Kada se razmatra u inercijalnom referentnom okviru, učinak se objašnjava činjenicom da se vrh tornja u odnosu na središte Zemlje kreće brže od baze, zbog čega se putanja tijela ispostavlja kao uska parabola i tijelo je malo ispred baze tornja.

Ovaj učinak je bio predviđen Newton 1679. godine. Zbog složenosti provođenja relevantnih eksperimenata, učinak je mogao biti potvrđen tek krajem 18. – prvoj polovici 19. stoljeća (Guglielmini, 1791.; Benzenberg, 1802.; Reich, 1831.).

austrijski astronom Johann Hagen (1902.) izveo je eksperiment koji je bio modifikacija ovog eksperimenta, gdje je umjesto slobodno padajućih utega korišten Atwoodov auto . To je omogućilo smanjenje ubrzanja pada, što je dovelo do smanjenja veličine eksperimentalnog postava i povećanja točnosti mjerenja.

Eötvösov učinak. Na niskim geografskim širinama Coriolisova sila pri gibanju po zemljinoj površini usmjerena je u okomitom smjeru i njezino djelovanje dovodi do povećanja ili smanjenja ubrzanja sile teže, ovisno o tome giba li se tijelo prema zapadu ili istoku. Ovaj efekt se zove Eötvös efekt u čast mađarskog fizičara Roland Eötvös , koji ga je eksperimentalno otkrio početkom 20. stoljeća.

Pokusi koji koriste zakon održanja kutne količine gibanja. Neki se eksperimenti temelje nazakon očuvanja kutne količine gibanja : u inercijalnom referentnom okviru, veličina kutne količine gibanja (jednaka umnošku moment inercije na kutnu brzinu vrtnje) ne mijenja pod utjecajem unutarnjih sila. Ako u nekom početnom trenutku vremena instalacija miruje u odnosu na Zemlju, tada je brzina njezine rotacije u odnosu na inercijalni referentni sustav jednaka kutnoj brzini rotacije Zemlje. Ako promijenite moment inercije sustava, tada bi se trebala promijeniti kutna brzina njegove rotacije, odnosno započet će rotacija u odnosu na Zemlju. U neinercijalnom referentnom okviru povezanom sa Zemljom, rotacija se događa kao rezultat Coriolisove sile. Ovu ideju predložio je francuski znanstvenik Louis Poinsot 1851

Proveden je prvi takav eksperiment Hagen 1910.: dva utega na glatkoj prečki postavljena su nepomično u odnosu na površinu Zemlje. Zatim je udaljenost između tereta smanjena. Kao rezultat toga, instalacija se počela okretati. Njemački znanstvenik izveo je još pokazniji eksperiment. Hans Bucca (Hans Bucka) 1949. Šipka duga otprilike 1,5 metar postavljena je okomito na pravokutni okvir. U početku je šipka bila vodoravna, instalacija je bila nepomična u odnosu na Zemlju. Zatim je štap doveden u okomiti položaj, što je dovelo do promjene momenta tromosti od približno 10 4 puta i njegovu brzu rotaciju s kutnom brzinom od 10 4 puta brzina rotacije Zemlje.

Lijevak u kadi. Budući da je Coriolisova sila vrlo slaba, ima zanemariv utjecaj na smjer vrtloženja vode prilikom pražnjenja umivaonika ili kade, tako da općenito smjer rotacije u lijevku nije povezan s rotacijom Zemlje. Međutim, u pažljivo kontroliranim eksperimentima moguće je izolirati učinak Coriolisove sile od drugih čimbenika: na sjevernoj hemisferi lijevak će se okretati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, na južnoj hemisferi u suprotnom smjeru (obrnuto je istina).

Djelovanje Coriolisove sile: pojave u okolnoj prirodi

Baerov zakon. Kako je petrogradski akademik prvi primijetio Karl Baer 1857. rijeke erodiraju desnu obalu na sjevernoj hemisferi (lijevu obalu na južnoj hemisferi), koja se posljedično pokazuje strmijom ( Beerov zakon ). Objašnjenje učinka slično je objašnjenju otklona projektila pri ispaljivanju u vodoravnom smjeru: pod utjecajem Coriolisove sile voda jače udara u desnu obalu, što dovodi do njezina zamućenja, i obrnuto, povlači se s lijevoj obali.

Ciklon iznad jugoistočne obale Islanda (pogled iz svemira).Vjetrovi: pasati, cikloni, anticikloni. Uz prisutnost Coriolisove sile, usmjerene udesno na sjevernoj hemisferi, a ulijevo na južnoj hemisferi, povezuju se i atmosferske pojave: pasati, ciklone i anticiklone. Fenomen pasati uzrokovano neravnomjernim zagrijavanjem nižih slojeva zemljine atmosfere u ekvatorijalnoj zoni i srednjim geografskim širinama, što dovodi do strujanja zraka duž meridijana prema jugu odnosno sjeveru na sjevernoj odnosno južnoj hemisferi. Djelovanje Coriolisove sile dovodi do skretanja strujanja zraka: na sjevernoj hemisferi - prema sjeveroistoku (sjeveroistočni pasat), na južnoj hemisferi - prema jugoistoku (jugoistočni pasat).

Ciklon naziva se atmosferski vrtlog sa smanjenim tlakom zraka u središtu. Zračne mase, koje teže središtu ciklona, ​​pod utjecajem Coriolisove sile, okreću se na sjevernoj hemisferi suprotno od kazaljke na satu, a na južnoj hemisferi. Isto tako, u anticiklona , gdje je maksimalni tlak u središtu, prisutnost Coriolisove sile dovodi do vrtložnog gibanja u smjeru kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi i suprotno od kazaljke na satu na južnoj hemisferi. U stacionarnom stanju, smjer kretanja vjetra u cikloni ili anticikloni je takav da Coriolisova sila uravnotežuje gradijent tlaka između središta i periferije vrtloga (geostrofički vjetar ).

Optički pokusi

Brojni pokusi koji pokazuju rotaciju Zemlje temelje se na Sagnac efekt: ako je prstenasti interferometar izvodi rotacijsko gibanje, tada se zbog relativističkih učinaka trake pomiču za kut

Gimlet pravilo u životu dupina

Međutim, malo je vjerojatno da dupini mogu osjetiti tu silu u tako maloj mjeri, piše MIGNews. Prema drugoj verziji Mengera, činjenica je da životinje plivaju u jednom smjeru kako bi ostale u skupini tijekom relativne ranjivosti sati u polusnu. “Kad su dupini budni, zviždukom se služe kako bi ostali zajedno”, objašnjava znanstvenik. “Ali kad spavaju, ne žele stvarati buku jer se boje privući pozornost.” No Menger ne zna zašto se odabir smjera mijenja ovisno o hemisferi: "To je izvan mene", priznaje istraživač.

Mišljenje amatera

Dakle, imamo sklop:

1. Coriolisova sila je jedna od

5. MAGNETSKO POLJE- ovo je posebna vrsta materije kroz koju dolazi do interakcije između pokretnih električno nabijenih čestica.

6. MAGNETSKA INDUKCIJA- ovo je karakteristika jakosti magnetskog polja.

7. SMJER LINIJA MAGNETSKE INDUKCIJE- određeno pravilom gimleta ili pravilom desne ruke.

9. Otklon tijela koja slobodno padaju od okomice.

10. Lijevak u kadi

11. Efekt desne obale.

12. Dupini.

Na ekvatoru je proveden pokus s vodom. Sjeverno od ekvatora voda se pri otjecanju vrtjela u smjeru kazaljke na satu, a južno od ekvatora u suprotnom smjeru. Činjenica da je desna obala viša od lijeve je zato što voda vuče stijenu prema gore.

Coriolisova sila nema nikakve veze s rotacijom Zemlje!

Detaljan opis komunikacijskih cijevi sa satelitima, Mjesecom i Suncem dan je u monografiji “Hladna nuklearna fuzija”.

Također postoje efekti koji nastaju smanjenjem potencijala pojedinih frekvencija u komunikacijskim cijevima.

Učinci uočeni od 2007.:

Prilikom ispuštanja voda se vrtjela i u smjeru kazaljke na satu iu suprotnom smjeru; ponekad se odvod izvodio bez rotacije.

Delfine je izbacilo na obalu.

Nije bilo transformacije struje (sve je na ulazu, ništa na izlazu).

Tijekom transformacije izlazna snaga je značajno premašila ulaznu snagu.

Spaljivanje trafostanica.

Kvarovi komunikacijskog sustava.

Gimlet pravilo nije funkcioniralo za magnetsku indukciju.

Golfska struja je nestala.

Planirani:

Zaustavljanje morskih struja.

Zaustavljanje rijeka koje teku u Crno more.

Zaustavljanje rijeka koje teku u Aralsko jezero.

Zaustavljanje Jeniseja.

Ukidanje komunikacijskih cijevi dovest će do pomicanja planetarnih satelita u kružne orbite oko Sunca, radijus orbita bit će manji od radijusa orbite Merkura.

Uklanjanje komunikacijske cijevi sa Suncem znači gašenje korone.

Uklanjanje komunikacijske cijevi s Mjesecom znači eliminiranje reprodukcije “zlatne milijarde” i “zlatnog milijuna”, dok se Mjesec “udaljio” od Zemlje za 1.200.000 km.

Coriolisovo ubrzanje

Kada se disk okreće, točke dalje od središta kreću se većom tangencijalnom brzinom od manje udaljenih (skupina crnih strelica duž polumjera). Ako tijelo želimo pomaknuti po polumjeru tako da ono ostane na polumjeru (plava strelica od položaja “A” do položaja “B”), tada ćemo morati povećati brzinu tijela, odnosno dati mu akceleraciju . Ako se naš referentni okvir okreće zajedno s diskom, tada ćemo osjetiti da tijelo "ne želi" ostati na polumjeru, već "nastoji" ići ulijevo - to je Coriolisova sila.

Gibanje lopte po površini rotirajuće ploče.

Coriolisova sila(nazvana po francuskom znanstveniku Gustaveu Gaspardu Coriolisu, koji ju je prvi opisao) - jedna od sila tromosti koja postoji u neinercijalnom (rotirajućem) referentnom okviru zbog rotacije i zakona tromosti, koja se očituje kada se kreće u smjeru na kut u odnosu na os rotacije. Coriolisovo ubrzanje dobili su Coriolis 1833., Gauss 1803. i Euler 1765.

Razlog za pojavu Coriolisove sile je Coriolisovo (rotacijsko) ubrzanje. Da bi se tijelo gibalo Coriolisovim ubrzanjem potrebno je na tijelo djelovati silom koja je jednaka F = ma , Gdje a- Coriolisovo ubrzanje. Prema tome, tijelo djeluje prema trećem Newtonovom zakonu silom suprotnog smjera. F K = − ma. Sila koja djeluje iz tijela nazvat ćemo Coriolisova sila. Coriolisovu silu ne treba brkati s drugom inercijskom silom - centrifugalnom silom, koja je usmjerena duž polumjera kružnice koja se okreće.

Suprotno uvriježenom mišljenju, malo je vjerojatno da Coriolisova sila u potpunosti određuje smjer u kojem se voda vrtloži u vodovodnoj cijevi - na primjer, kod pražnjenja sudopera. Iako u različitim hemisferama stvarno ima tendenciju da vrti lijevak vode u različitim smjerovima, prilikom odvodnje nastaju i bočni tokovi, ovisno o obliku sudopera i konfiguraciji kanalizacijskog sustava. U apsolutnoj veličini, sile koje stvaraju ti tokovi premašuju Coriolisovu silu, tako da smjer rotacije lijevka na sjevernoj i južnoj hemisferi može biti u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od njega.

vidi također

Zaklada Wikimedia. 2010.

Coriolisovo ubrzanje točke

Coriolisovo ubrzanje- Koriolio pagreitis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kompatibilno ubrzanje; komplementarno ubrzanje; Coriolisovo ubrzanje vok. Coriolis Beschleunigung, f; Rechtsablenkung, f rus. Coriolisovo ubrzanje, n; rotacijsko ubrzanje, n;… … Fizikos terminų žodynas

Coriolisovo ubrzanje- Koriolio pagreitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Pagreitis, kurį įgyja greičiu v judantis materialusis kūnas atskaitos sistemos, kuri sukasi kampiniu greičiu ω, atžvilgiu. atitikmenys: engl. Coriolisovo ubrzanje vok... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

rotacijsko ubrzanje točke- Coriolisovo ubrzanje točke; industrija rotacijsko ubrzanje točke; dodatno ubrzanje točke U složenom gibanju točke, komponenta njezine apsolutne akceleracije jednaka je dvostrukom vektorskom umnošku kutne brzine prijenosnog gibanja za... ... Politehnički terminološki eksplanatorni rječnik

dodatno ubrzanje točka- Coriolisovo ubrzanje točke; industrija rotacijsko ubrzanje točke; dodatno ubrzanje točke U složenom gibanju točke, komponenta njezine apsolutne akceleracije jednaka je dvostrukom vektorskom umnošku kutne brzine prijenosnog gibanja za... ... Politehnički terminološki eksplanatorni rječnik

Kada se disk okreće, točke dalje od središta kreću se većom tangencijalnom brzinom od manje udaljenih (skupina crnih strelica duž polumjera). Ako želimo pomaknuti neko tijelo duž radijusa, tako da ostane na radijusu... ... Wikipedia

Coriolisova sila

Kada se disk okreće, točke dalje od središta kreću se većom tangencijalnom brzinom od manje udaljenih (skupina crnih strelica duž polumjera). Ako tijelo želimo pomaknuti po polumjeru tako da ono ostane na polumjeru (plava strelica od položaja “A” do položaja “B”), tada ćemo morati povećati brzinu tijela, odnosno dati mu akceleraciju . Ako se naš referentni okvir okreće zajedno s diskom, tada ćemo osjetiti da tijelo "ne želi" ostati na polumjeru, već "nastoji" ići ulijevo - to je Coriolisova sila.

Gibanje lopte po površini rotirajuće ploče.

Coriolisova sila(nazvana po francuskom znanstveniku Gustaveu Gaspardu Coriolisu, koji ju je prvi opisao) - jedna od sila tromosti koja postoji u neinercijalnom (rotirajućem) referentnom okviru zbog rotacije i zakona tromosti, koja se očituje kada se kreće u smjeru na kut u odnosu na os rotacije. Coriolisovo ubrzanje dobili su Coriolis 1833., Gauss 1803. i Euler 1765.

Razlog za pojavu Coriolisove sile je Coriolisovo (rotacijsko) ubrzanje. Da bi se tijelo gibalo Coriolisovim ubrzanjem potrebno je na tijelo djelovati silom koja je jednaka F = ma , Gdje a- Coriolisovo ubrzanje. Prema tome, tijelo djeluje prema trećem Newtonovom zakonu silom suprotnog smjera. F K = − ma. Sila koja djeluje iz tijela nazvat ćemo Coriolisova sila. Coriolisovu silu ne treba brkati s drugom inercijskom silom - centrifugalnom silom, koja je usmjerena duž polumjera kružnice koja se okreće.

Suprotno uvriježenom mišljenju, malo je vjerojatno da Coriolisova sila u potpunosti određuje smjer u kojem se voda vrtloži u vodovodnoj cijevi - na primjer, kod pražnjenja sudopera. Iako u različitim hemisferama stvarno ima tendenciju da vrti lijevak vode u različitim smjerovima, prilikom odvodnje nastaju i bočni tokovi, ovisno o obliku sudopera i konfiguraciji kanalizacijskog sustava. U apsolutnoj veličini, sile koje stvaraju ti tokovi premašuju Coriolisovu silu, tako da smjer rotacije lijevka na sjevernoj i južnoj hemisferi može biti u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od njega.

vidi također

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pitanje 7.Neinercijalni referentni sustavi. Sile tromosti, pojam principa ekvivalencije.

Referentni okviri koji se kreću ubrzano u odnosu na inercijalni referentni okvir nazivaju se neinercijalni.

Sila inercije je sila koja se koristi za opisivanje gibanja tijekom prijelaza u neinercijalnim referentnim okvirima (to jest, kada se kreće s akceleracijom). Ta je sila po veličini jednaka sili koja uzrokuje akceleraciju, ali je usmjerena u smjeru suprotnom od akceleracije. Zato pri ubrzavanju prijevoza inercijska sila vuče putnike unatrag, a pri usporavanju - naprotiv, naprijed.

Sila inercije - vektorska veličina brojčano jednaka umnošku mase m materijalne točke s modulom njezine akceleracije i usmjerena suprotno od akceleracije.

Postoje 2 glavne vrste inercijskih sila: Coriolisova sila i prijenosna sila tromosti. Prijenosna sila inercije sastoji se od 3 člana

M - translacijska sila inercije

m 2 r - centrifugalna sila tromosti

M[ r] - rotacijska tromost

U dinamici, relativno gibanje je gibanje relativno u odnosu na neinercijalni referentni okvir, za koji Newtonovi zakoni mehanike ne vrijede. Da bi jednadžbe relativnog gibanja materijalne točke zadržale isti oblik kao u inercijalnom referentnom sustavu, potrebno je da sila međudjelovanja s drugim tijelima koja djeluju na točku F pridaju prijenosnu silu inercije F traka = – ma per i Coriolisova sila tromosti F kop = – ma kop, gdje m- točkasta masa. Zatim

ma otn = F + F traka + F kop

ma o tn = F–ma kop - ma traka

ma otn = F+2m[ V rel ]- mV 0 + m 2 r - m[r]

F kop = – ma kop =2m [ V rel ]-Coriolisova sila

F traka = – ma traka = -m
m 2 r - m[r] - prijenosna sila inercije.

Primjeri. Matematičko njihalo smješteno na kolicima koja se kreću ubrzano. Lyubimovljevo njihalo.

Centrifugalna sila tromosti- sila kojom pokretna materijalna točka djeluje na tijela (veze) koja joj ograničavaju slobodu gibanja i tjeraju je na krivuljasto kretanje. (ili Sila kojom ograničenje djeluje na materijalnu točku koja se jednoliko kreće oko kružnice u referentnom okviru povezanom s tom točkom.)

F c.b.=
, R je polumjer zakrivljenosti putanje.

Riža. Na pojam centrifugalne sile tromosti.

Centrifugalna sila usmjerena je iz središta zakrivljenosti putanje duž njezine glavne normale (kada se kreće u krugu duž polumjera od središta kruga).

Centrifugalna sila je ujedno i sila tromosti – usmjerena je protiv centripetalne sile koja uzrokuje kružno gibanje.

Centrifugalna i centripetalna sila jednake su veličine i usmjerene u suprotnim smjerovima.

Coriolisova sila- jedna od sila tromosti uvedena kako bi se uzeo u obzir utjecaj rotacije pokretnog referentnog okvira na relativno gibanje tijela.

Kada se tijelo giba u odnosu na rotirajući referentni sustav, pojavljuje se inercijalna sila, koja se naziva Coriolisova sila ili Coriolisova inercijalna sila. Manifestacija Coriolisove sile može se vidjeti na disku koji rotira oko okomite osi (slika 1).

Na disku je označena radijalna ravna crta OA i kuglica koja se kreće brzinom V u smjeru od O prema A. Ako se disk ne okreće, kuglica će se kotrljati po nacrtanoj ravnoj liniji. Ako se disk dovede u ravnomjernu rotaciju kutnom brzinom , tada će se kuglica kotrljati duž krivulje OB, a njezina brzina V u odnosu na disk će promijeniti smjer. Prema tome, u odnosu na rotirajući referentni sustav lopta se ponaša kao da na nju djeluje neka sila (okomito na njezinu brzinu), koja, međutim, nije uzrokovana međudjelovanjem lopte s bilo kojim tijelom. To je inercijalna sila koja se naziva Coriolisova sila. Veličina te sile proporcionalna je masi tijela m, relativnoj brzini tijela V i kutnoj brzini rotacije sustava w: Fk=2mVw.

Coriolisova sila Fc leži u ravnini diska: okomita je na vektore V i i usmjerena je u smjeru određenom vektorskim produktom [V]: .

Coriolisova sila kao inercijalna sila usmjerena je suprotno od Coriolisove akceleracije a na:

Ako su vektori V i paralelni, tada Coriolisova sila postaje nula.

Manifestacija Coriolisove sile:

Erozija desnih obala rijeka koje teku prema jugu na sjevernoj hemisferi;

Gibanje Foucaultovog njihala;

Prisutnost dodatnog bočnog pritiska na tračnice, a posljedično i njihovo neravnomjerno trošenje koje nastaje pri kretanju vlakova.

Coriolisova sila očituje se, na primjer, u radu Foucaultovog njihala. Osim toga, budući da Zemlja rotira, Coriolisova sila se manifestira na globalnoj razini. Na sjevernoj hemisferi Coriolisova sila usmjerena je desno od kretanja, stoga su desne obale rijeka na sjevernoj hemisferi strmije - ispire ih voda pod utjecajem te sile. Na južnoj hemisferi događa se suprotno. Coriolisova sila također je odgovorna za nastanak ciklona i anticiklona.

Einsteinov princip ekvivalencije.

Polje inercijske sile je ekvivalentno uniformnom polju gravitacije. Ova izjava predstavlja Einsteinov princip ekvivalencije.

Načelo ekvivalencije formulira se na sljedeći način: sila gravitacije u svom fizičkom djelovanju ne razlikuje se od sile inercije, koja je jednaka po veličini.

Einsteinov princip podrazumijeva istovjetnost inercijalnih i gravitacijskih masa u ograničenom području prostora. Na ograničen način, jer polje gravitacijskih sila u općem slučaju nije uniformno (sila međudjelovanja opada kako se tijela međusobno udaljavaju).

Na pseudoznanstvenim forumima iznenađujuće se učestalo rasplamsavaju ozbiljne rasprave o tome što je Coriolisova sila i koje su njezine vidljive manifestacije. Unatoč časnoj starosti otkrića - fenomen je opisan još 1833. godine - neki su ljudi ponekad zbunjeni oko zaključaka. Primjerice, budući da se Coriolisova sila najčešće povezuje s pojavama u oceanima i atmosferi, na internetu se može pronaći tvrdnja prema kojoj se s desne strane događa erozija riječnih obala, a s južne erozivni učinak vode je pretežno na lijevim obalama. Neki tvrde da ovaj fenomen stvara Coriolisova sila. Njihovi protivnici sve objašnjavaju drugačije: zbog rotacije planeta čvrsta se površina kreće malo brže (manje inercijsko) od mase vode i zbog te razlike dolazi do erozije. Iako je za neki dio procesa koji se odvijaju u oceanu doista “kriva” Coriolisova sila. Teškoća je u tome da se to odredi iz kompleksa drugih utjecaja. Coriolisova manifestacija, kao i interakcije, potencijalna je.

Odlučimo kakva je to moć i zašto je od takvog interesa. Budući da se naš planet može smatrati neinercijskim sustavom (kreće se i rotira), svaki proces koji se razmatra u odnosu na njega mora uzeti u obzir inerciju. Obično, da bi to objasnili, koriste posebno njihalo dugo preko 50 m i teško nekoliko desetaka kilograma. Osim toga, u odnosu na nepomičnog promatrača koji stoji na podu, ravnina u kojoj se klatno vrti u krugu. Ako se vrijednost brzine rotacije planeta pokaže većom od brzine njihala, tada će se njegova konvencionalna ravnina pomaknuti prema sjevernoj hemisferi, rotirajući u suprotnom smjeru u odnosu na sat. Vrijedi i obrnuto: povećanje perioda veće od brzine rotacije Zemlje dovest će do pomaka smjera kazaljki na satu. To se događa jer rotacija planeta stvara rotacijsko ubrzanje u sustavu njihala, čiji vektor pomiče ravninu kotrljanja.

Da biste objasnili, možete koristiti primjer iz života. Sigurno su se svi kao dijete vozili na vrtuljku, koji je veliki rotirajući disk. Zamislimo dvije točke na takvom disku: jednu blizu središnje osi (A), a drugu na polumjeru najbližem rubu (B). Ako se osoba koja se nalazi u točki A odluči pomaknuti u točku B, tada bi na prvi pogled najoptimalnija bila ravna linija A-B, što je zapravo radijus diska. Ali sa svakim korakom koji osoba napravi, točka B se pomiče, dok se disk nastavlja okretati. Kao rezultat toga, ako se nastavite kretati duž željene linije polumjera, tada kada dosegnete radijus točke B, ona više neće biti tamo zbog pomaka. Ako osoba prilagodi svoju putanju u skladu sa stvarnim položajem B, tada će putanja biti zakrivljena linija, val, čiji će vrh biti usmjeren protiv smjera rotacije. Međutim, postoji način da od A do B idete ravnom linijom: da biste to učinili, morate povećati brzinu kretanja davanjem ubrzanja tijelu (osobi). Kako se udaljenost A-B povećava, potreban je sve veći impuls brzine da bi se ona održala. Razlika između opisane sile i centrifugalne sile je u tome što se smjer potonje poklapa s polumjerom na rotirajućoj kružnici.

Dakle, na kretanje duž rotirajućeg tijela djeluje Coriolisova sila. Njegova je formula sljedeća:

F = 2*v*m*cosFi,

gdje je m masa tijela koje se kreće; v - brzina kretanja; cosFi je vrijednost koja uzima u obzir kut između smjera kretanja i osi rotacije.

Ili, u vektorskom prikazu:

gdje je a Coriolisovo ubrzanje. Znak "-" nastaje jer je sila na dijelu tijela koje se kreće suprotnog smjera.