Odstredivá sila zotrvačnosti. Coriolisova sila

29. Coriolisova sila

Najstrašnejšia sila, ktorá nepotrebuje gravitóny

Po prvé, čo vie vedecký svet o Coriolisovej sile?

Ako sa disk otáča, body ďalej od stredu sa pohybujú vyššou tangenciálnou rýchlosťou ako menej vzdialené (skupina čiernych šípok pozdĺž polomeru). Môžete pohybovať nejakým telesom pozdĺž polomeru tak, aby zostalo na polomere (modrá šípka z polohy „A“ do polohy „B“) zvýšením rýchlosti tela, to znamená zrýchlením. Ak referenčný systém sa otáča spolu s diskom, je jasné, že telo „nechce“ zostať na polomere, ale „snaží sa“ ísť doľava - to je Coriolisova sila.

Trajektórie guľôčok pri pohybe po povrchu rotujúcej dosky v rôznych referenčných sústavách (nad - v inerciálnom, pod - v neinerciálnom).

Coriolisova sila- jeden z zotrvačné sily existujúce v neinerciálna vzťažná sústava v dôsledku rotácie a zákonov zotrvačnosti , čo sa prejavuje pri pohybe v smere šikmom k osi otáčania. Pomenovaný po francúzskom vedcoviGustave Gaspard Coriolis kto to prvý opísal. Coriolisovo zrýchlenie získal Coriolis v roku 1833, Gauss v roku 1803 a Euler v roku 1765.

Dôvodom objavenia sa Coriolisovej sily je Coriolisovo (rotačné) zrýchlenie. ATinerciálne referenčné systémy platí zákon zotrvačnosti , to znamená, že každé teleso má tendenciu pohybovať sa v priamom smere a s konštantou rýchlosť . Ak vezmeme do úvahy pohyb telesa, rovnomerný pozdĺž určitého polomeru otáčania a nasmerovaný zo stredu, je zrejmé, že na to, aby sa mohol realizovať, je potrebné dať telesu zrýchlenie , pretože čím ďalej od stredu, tým väčšia by mala byť tangenciálna rýchlosť otáčania. To znamená, že z pohľadu rotujúcej referenčnej sústavy sa nejaká sila pokúsi posunúť teleso z polomeru.

Aby sa telo mohlo pohybovať s Coriolisovým zrýchlením, je potrebné vyvinúť na telo silu rovnajúcu sa F = ma, kde a je Coriolisovo zrýchlenie. Podľa toho telo pôsobí Tretí Newtonov zákon s opačnou silou.F K = — ma.

Sila, ktorá pôsobí zo strany tela, sa bude nazývať Coriolisova sila. Coriolisova sila by sa nemala zamieňať s inou sila zotrvačnosti odstredivá sila , ktorá smeruje na polomer rotujúceho kruhu. Ak je rotácia v smere hodinových ručičiek, potom teleso pohybujúce sa od stredu rotácie bude mať tendenciu opustiť polomer doľava. Ak je rotácia proti smeru hodinových ručičiek, potom doprava.

Žukovského pravidlo

Prílohy:

gimlet pravidlo

Priamy drôt s prúdom. Prúd (I) pretekajúci drôtom vytvára okolo drôtu magnetické pole (B).gimlet pravidlo(tiež pravidlo pravej ruky) - mnemotechnická pomôcka pravidlo na určenie smeru vektorauhlová rýchlosť , ktorý charakterizuje rýchlosť otáčania telesa, ako aj vektormagnetická indukcia B alebo určiť smerindukčný prúd . Pravidlo pravej ruky gimlet pravidlo: „Ak smer translačného pohybu gimlet (skrutka ) sa zhoduje so smerom prúdu vo vodiči, potom sa smer otáčania rúčky zhoduje so smeromvektor magnetickej indukcie “.

Určuje smer indukčného prúdu vo vodiči pohybujúcom sa v magnetickom poli

Pravidlo pravej ruky: „Ak je dlaň pravej ruky umiestnená tak, že zahŕňa siločiary magnetického poľa a ohnutý palec smeruje pozdĺž pohybu vodiča, potom 4 vystreté prsty indikujú smer indukčného prúdu. “

Pre solenoid je formulovaný takto: „Ak uchopíte solenoid dlaňou pravej ruky tak, že štyri prsty smerujú pozdĺž prúdu v zákrutách, potom odložený palec ukáže smer magnetických siločiar vo vnútri solenoidu. “

pravidlo ľavej ruky

Ak sa náboj pohybuje a magnet je v pokoji, potom na určenie sily platí pravidlo ľavej ruky: „Ak je ľavá ruka umiestnená tak, že čiary indukcie magnetického poľa vstupujú do dlane kolmo na ňu a štyri prsty sú nasmerovaný pozdĺž prúdu (pozdĺž pohybu kladne nabitej častice alebo proti pohybu záporne nabitej častice), potom palec odložený o 90° ukáže smer pôsobiacej sily Lorentza alebo Ampéra.

MAGNETICKÉ POLE

VLASTNOSTI (STACIONÁRNEHO) MAGNETICKÉHO POĽA

Trvalé (alebo stacionárne) Magnetické pole je magnetické pole, ktoré sa časom nemení.

1. Magnetické pole vytvorené pohybujúce sa nabité častice a telesá, vodiče s prúdom, permanentné magnety.

2. Magnetické pole platné na pohybujúcich sa nabitých časticiach a telesách, na vodičoch s prúdom, na permanentných magnetoch, na ráme s prúdom.

3. Magnetické pole vír, t.j. nemá zdroj.

MAGNETICKÉ SILY sú sily, ktorými na seba navzájom pôsobia vodiče s prúdom.

………………

MAGNETICKÁ INDUKCIA

Vektor magnetickej indukcie je vždy nasmerovaný rovnakým spôsobom, ako je orientovaná voľne rotujúca magnetická ihla v magnetickom poli.

ČIARY MAGNETICKEJ INDUKCIE - sú to priamky, ktorých dotyčnica je v ľubovoľnom bode vektor magnetickej indukcie.

Rovnomerné magnetické pole- je to magnetické pole, v ktorom je v ktoromkoľvek bode vektor magnetickej indukcie nezmenený čo do veľkosti a smeru; pozorované medzi doskami plochého kondenzátora, vo vnútri solenoidu (ak je jeho priemer oveľa menší ako jeho dĺžka) alebo vo vnútri tyčového magnetu.

VLASTNOSTI MAGNETICKÝCH INDUKČNÝCH LINKOV

- mať smer

- nepretržitý;

– uzavreté (t.j. magnetické pole je vírové);

- nepretínajú sa;

- podľa ich hustoty sa posudzuje veľkosť magnetickej indukcie.

gimlet pravidlo(hlavne pre priamy vodič s prúdom):

	Ak sa smer translačného pohybu prívesku zhoduje so smerom prúdu vo vodiči, potom sa smer otáčania rukoväte zhoduje so smerom čiar magnetického poľa prúdu.Pravidlo pravej ruky (hlavne na určenie smeru magnetických čiar vo vnútri solenoidu):Ak uchopíte solenoid dlaňou pravej ruky tak, aby štyri prsty smerovali pozdĺž prúdu v zákrutách, potom odložený palec ukáže smer magnetických siločiar vo vnútri solenoidu.
	Existujú aj ďalšie možné aplikácie gimletu a pravidiel pravej ruky.
	POWER AMP je sila, ktorou magnetické pole pôsobí na vodič s prúdom.Ampérový silový modul sa rovná súčinu sily prúdu vo vodiči a modulu vektora magnetickej indukcie, dĺžky vodiča a sínusu uhla medzi vektorom magnetickej indukcie a smerom prúdu vo vodiči. .Ampérová sila je maximálna, ak je vektor magnetickej indukcie kolmý na vodič.Ak je vektor magnetickej indukcie rovnobežný s vodičom, tak magnetické pole nemá vplyv na vodič s prúdom, t.j. Ampérova sila je nulová.Smer ampérovej sily určený pravidlo ľavej ruky:

Ak je ľavá ruka umiestnená tak, že zložka vektora magnetickej indukcie kolmá na vodič vstupuje do dlane a 4 vystreté prsty sú nasmerované v smere prúdu, palec ohnutý o 90 stupňov ukáže smer pôsobenia sily na vodiči s prúdom.

Takže v magnetickom poli vodiča s jednosmerným prúdom (je nerovnomerný) je rám s prúdom orientovaný pozdĺž polomeru magnetickej čiary a je priťahovaný alebo odpudzovaný od vodiča s jednosmerným prúdom v závislosti od smer prúdov.

Smer Coriolisovej sily na rotujúcu Zem.Odstredivá sila , pôsobiace na teleso hmoty m, modulo sa rovná F pr= mb 2 r, kde b = omega je uhlová rýchlosť otáčania a r je vzdialenosť od osi otáčania. Vektor tejto sily leží v rovine osi otáčania a smeruje kolmo na ňu. Hodnota Coriolisove sily pôsobiace na časticu pohybujúcu sa rýchlosťou vzhľadom na daný rotačný referenčný rámec, je určený výrazom, kde alfa je uhol medzi rýchlostnými vektormi častice a uhlovou rýchlosťou referenčnej sústavy. Vektor tejto sily smeruje kolmo na oba vektory a napravo od rýchlosti telesa (určenej pomocougimlet pravidlo ).

Coriolisove silové účinky: Laboratórne experimenty

Foucaultovo kyvadlo na severnom póle. Os rotácie Zeme leží v rovine kmitania kyvadla.Foucaultovo kyvadlo . Experiment, ktorý jasne demonštruje rotáciu Zeme, zriadil v roku 1851 francúzsky fyzik Leon Foucault . Jeho význam je v rovine vibráciímatematické kyvadlo je nezmenená vzhľadom na inerciálnu vzťažnú sústavu, v tomto prípade vzhľadom na pevné hviezdy. V referenčnej sústave spojenej so Zemou sa teda rovina kmitania kyvadla musí otáčať. Z pohľadu neinerciálnej vzťažnej sústavy spojenej so Zemou sa rovina kmitania Foucaultovho kyvadla otáča vplyvom Coriolisovej sily.Tento efekt by mal byť najzreteľnejšie vyjadrený na póloch, kde doba úplného otočenia roviny kyvadla sa rovná perióde rotácie Zeme okolo jej osi (hviezdne dni). Vo všeobecnom prípade je perióda nepriamo úmerná sínusu zemepisnej šírky, na rovníku je rovina kmitov kyvadla nezmenená.

V súčasnosti Foucaultovo kyvadlo úspešne demonštrovaný v mnohých vedeckých múzeách a planetáriách, najmä v planetáriuPetersburg , Volgogradské planetárium.

Existuje množstvo ďalších experimentov s kyvadlami, ktoré sa používajú na dôkaz rotácie Zeme. Napríklad v Bravaisovom experimente (1851) sme použilikužeľové kyvadlo . Rotácia Zeme bola dokázaná tým, že periódy kmitov v smere a proti smeru hodinových ručičiek boli rozdielne, keďže Coriolisova sila mala v týchto dvoch prípadoch iné znamenie. V roku 1853 Gauss navrhol použiť nematematické kyvadlo, ako v Foucault a fyzické , čo by umožnilo zmenšiť veľkosť experimentálneho nastavenia a zvýšiť presnosť experimentu. Táto myšlienka bola realizovaná Kamerling-Onnes v roku 1879

Gyroskop– rotujúce teleso s výrazným momentom zotrvačnosti si zachováva moment hybnosti, ak nedochádza k silným poruchám. Foucault, ktorý bol unavený z vysvetľovania toho, čo sa stalo s Foucaultovým kyvadlom, ktoré nie je na póle, vyvinul ďalšiu demonštráciu: zavesený gyroskop si zachoval svoju orientáciu, čo znamená, že sa pomaly otáčal vzhľadom na pozorovateľa.

Odklon projektilov pri streľbe z pištole.Ďalším pozorovateľným prejavom Coriolisovej sily je vychýlenie dráh projektilov (na severnej pologuli doprava, na južnej doľava) vystrelených v horizontálnom smere. Z hľadiska inerciálnej vzťažnej sústavy pre projektily vystreľované pozdĺž poludník , je to spôsobené závislosťou lineárnej rýchlosti rotácie Zeme od zemepisnej šírky: strela pri pohybe od rovníka k pólu udržuje horizontálnu zložku rýchlosti nezmenenú, zatiaľ čo lineárna rýchlosť rotácie bodov na zemský povrch sa zmenšuje, čo vedie k posunutiu strely z poludníka v smere rotácie Zeme. Ak bol výstrel vystrelený rovnobežne s rovníkom, tak posunutie strely od rovnobežky je spôsobené tým, že dráha strely leží v rovnakej rovine so stredom Zeme, pričom body na zemskom povrchu sa pohybujú v rovina kolmá na os rotácie Zeme.

Odchýlenie voľne padajúcich telies od vertikály. Ak má rýchlosť telesa veľkú vertikálnu zložku, Coriolisova sila smeruje na východ, čo vedie k zodpovedajúcemu vychýleniu trajektórie telesa voľne padajúceho (bez počiatočnej rýchlosti) z vysokej veže. Keď sa uvažuje v inerciálnej referenčnej sústave, účinok sa vysvetľuje skutočnosťou, že horná časť veže sa vzhľadom na stred Zeme pohybuje rýchlejšie ako základňa, vďaka čomu je trajektória telesa úzka parabola. a telo je mierne pred základňou veže.

Tento efekt bol predpovedaný Newton v roku 1679. Vzhľadom na náročnosť vykonávania príslušných experimentov sa účinok potvrdil až koncom 18. storočia a prvej polovici 19. storočia (Guglielmini, 1791; Bentsenberg, 1802; Reich, 1831).

rakúsky astronóm Johann Hagen (1902) uskutočnil experiment, ktorý je modifikáciou tohto experimentu, kde namiesto voľne padajúcich závaží, Stroj Atwood . To umožnilo znížiť pádové zrýchlenie, čo viedlo k zmenšeniu veľkosti experimentálneho nastavenia a zvýšeniu presnosti merania.

Eötvösov efekt. V nízkych zemepisných šírkach Coriolisova sila pri pohybe po zemskom povrchu smeruje vo vertikálnom smere a jej pôsobenie vedie k zvýšeniu alebo zníženiu zrýchlenia voľného pádu v závislosti od toho, či sa teleso pohybuje na západ alebo na východ. Tento efekt je pomenovaný Eötvösov efekt na počesť maďarského fyzika Roland Eötvös ktorý ho experimentálne objavil na začiatku 20. storočia.

Experimenty využívajúce zákon zachovania momentu hybnosti. Niektoré experimenty sú založené nazákon zachovania momentu hybnosti : v inerciálnej referenčnej sústave veľkosť momentu hybnosti (rovnajúca sa súčinu moment zotrvačnosti na uhlovej rýchlosti otáčania) sa pôsobením vnútorných síl nemení. Ak je v určitom počiatočnom čase inštalácia nehybná vzhľadom na Zem, potom sa rýchlosť jej rotácie vzhľadom na inerciálnu referenčnú sústavu rovná uhlovej rýchlosti rotácie Zeme. Ak zmeníte moment zotrvačnosti systému, potom by sa mala zmeniť uhlová rýchlosť jeho rotácie, to znamená, že začne rotácia vzhľadom na Zem. V neinerciálnej vzťažnej sústave spojenej so Zemou dochádza k rotácii v dôsledku pôsobenia Coriolisovej sily. Túto myšlienku navrhol francúzsky vedec Louis Poinsot v roku 1851

Prvý takýto experiment sa uskutočnil Hagen v roku 1910: dve závažia na hladkej tyči boli inštalované nehybne vzhľadom na povrch Zeme. Potom sa vzdialenosť medzi nákladmi zmenšila. V dôsledku toho sa inštalácia dostala do rotácie. Ešte názornejší experiment predložil nemecký vedec Hans Bucca (Hans Bucka) v roku 1949. Kolmo na pravouhlý rám bola osadená tyč dlhá asi 1,5 metra. Pôvodne bola tyč horizontálna, inštalácia bola stacionárna vzhľadom na Zem. Potom bola tyč uvedená do zvislej polohy, čo viedlo k zmene momentu zotrvačnosti inštalácie o približne 10 4 krát a jeho rýchle otáčanie s uhlovou rýchlosťou 10 4 násobok rýchlosti rotácie Zeme.

Lievik vo vani. Keďže Coriolisova sila je veľmi slabá, má zanedbateľný vplyv na smer vírenia vody pri vypúšťaní vody v umývadle alebo vani, takže vo všeobecnosti smer rotácie v lieviku nesúvisí s rotáciou Zeme. V starostlivo kontrolovaných experimentoch je však možné oddeliť účinok Coriolisovej sily od iných faktorov: na severnej pologuli bude lievik stočený proti smeru hodinových ručičiek, na južnej pologuli to bude naopak (všetko je naopak).

Účinky Coriolisovej sily: javy v životnom prostredí

Baerov zákon. Ako najskôr poznamenal petrohradský akademik Carl Baer v roku 1857 rieky erodujú pravý breh na severnej pologuli (ľavý breh na južnej pologuli), ktorý sa v dôsledku toho ukazuje byť strmší ( Baerov zákon ). Vysvetlenie účinku je podobné ako pri vysvetlení vychýlenia projektilov pri streľbe v horizontálnom smere: vplyvom Coriolisovej sily voda silnejšie narazí na pravý breh, čo vedie k jeho rozmazaniu, a naopak ustúpi. z ľavého brehu.

Cyklón nad juhovýchodným pobrežím Islandu (pohľad z vesmíru).Vetry: pasáty, cyklóny, anticyklóny. S prítomnosťou Coriolisovej sily, nasmerovanej na severnej pologuli doprava a na južnej pologuli doľava, sú spojené aj atmosférické javy: pasáty, cyklóny a anticyklóny. Fenomén pasáty je spôsobená nerovnomerným ohrevom spodných vrstiev zemskej atmosféry v blízkorovníkovom pásme a v stredných zemepisných šírkach, čo vedie k prúdeniu vzduchu pozdĺž poludníka na juh alebo na sever na severnej a južnej pologuli, resp. Pôsobenie Coriolisovej sily vedie k odchýlke prúdenia vzduchu: na severnej pologuli - smerom na severovýchod (severovýchodný pasát), na južnej pologuli - na juhovýchod (juhovýchodný pasát).

cyklón nazývaný atmosférický vír so zníženým tlakom vzduchu v strede. Vzduchové hmoty smerujúce do stredu cyklónu sa vplyvom Coriolisovej sily otáčajú proti smeru hodinových ručičiek na severnej pologuli a v smere hodinových ručičiek na južnej. Rovnako tak v anticyklóna , kde je v strede tlakové maximum, prítomnosť Coriolisovej sily vedie k pohybu víru v smere hodinových ručičiek na severnej pologuli a proti smeru hodinových ručičiek na južnej pologuli. V stacionárnom stave je smer pohybu vetra v cyklóne alebo anticyklóne taký, že Coriolisova sila vyrovnáva tlakový gradient medzi stredom a okrajom víru (geostrofický vietor ).

Optické experimenty

Množstvo experimentov demonštrujúcich rotáciu Zeme je založené na Sagnac efekt: ak prstencový interferometer vykonáva rotačný pohyb, potom sa v dôsledku relativistických efektov pásy posunú o uhol

V živote delfínov je gimlet pravidlo

Je však nepravdepodobné, že by delfíny dokázali vycítiť túto silu v takom malom meradle. Podľa inej verzie Mengera je skutočnosťou, že zvieratá plávajú jedným smerom, aby zostali v skupine počas relatívnej zraniteľnosti počas hodín polospánku. „Keď sú delfíny hore, používajú píšťalky, aby sa držali spolu,“ vysvetľuje vedec. "Ale keď spia, nechcú robiť hluk, pretože sa boja upútať pozornosť." Menger ale nevie, prečo sa voľba smeru mení v súvislosti s hemisférou: „Je to nad moje sily,“ priznáva výskumník.

Amatérsky názor

Takže máme zostavu:

1. Coriolisova sila je jednou z

5. MAGNETICKÉ POLE- ide o špeciálny druh hmoty, prostredníctvom ktorej sa uskutočňuje interakcia medzi pohybujúcimi sa elektricky nabitými časticami.

6. MAGNETICKÁ INDUKCIA je silová charakteristika magnetického poľa.

7. SMER MAGNETICKÝCH INDUKČNÝCH VARIANT- určuje sa pravidlom gimletu alebo pravidla pravej ruky.

9. Vychýlenie voľne padajúcich telies od vertikály.

10. Lievik vo vani

11. Účinok pravého brehu.

12. Delfíny.

Na rovníku sa uskutočnil experiment s vodou. Na sever od rovníka sa pri odvodňovaní voda otáčala v smere hodinových ručičiek, na juh od rovníka proti smeru hodinových ručičiek. Skutočnosť, že pravý breh je vyšší ako ľavý, spôsobuje, že voda ťahá skalu hore.

Coriolisova sila nemá nič spoločné s rotáciou Zeme!

Podrobný popis komunikačných trubíc so satelitmi, Mesiacom a Slnkom je uvedený v monografii Studená jadrová fúzia.

Existujú aj efekty, ktoré vznikajú pri znížení potenciálov jednotlivých frekvencií v komunikačných trubiciach.

Účinky pozorované od roku 2007:

Rotácia vody pri vypúšťaní v smere aj proti smeru hodinových ručičiek, niekedy sa vypúšťanie vykonávalo bez otáčania.

Delfíny vyplavilo na breh.

Nedošlo k transformácii prúdu (všetko je na vstupe, na výstupe nie je nič).

Pri transformácii výstupný výkon výrazne prevýšil vstupný.

Horiace trafostanice.

Poruchy komunikačného systému.

Pravidlo gimlet nefungovalo s magnetickou indukciou.

Golfský prúd je preč.

Plánované:

Zastavte morské prúdy.

Zastavenie riek prúdiacich do Čierneho mora.

Zastavenie riek prúdiacich do Aralského jazera.

Zastavenie Yenisei.

Eliminácia komunikačných trubíc povedie k posunutiu satelitov planét na kruhové dráhy okolo Slnka, polomer dráh bude menší ako polomer dráhy Merkúra.

Odstránenie trubice komunikácie so Slnkom - zánik koróny.

Odstránenie komunikačnej trubice s Mesiacom znamená elimináciu reprodukcie „zlatej miliardy“ a „zlatého milióna“, zatiaľ čo Mesiac sa „vzďaľuje“ od Zeme o 1 200 000 km.

Coriolisovo zrýchlenie

Ako sa disk otáča, body ďalej od stredu sa pohybujú vyššou tangenciálnou rýchlosťou ako menej vzdialené (skupina čiernych šípok pozdĺž polomeru). Ak chceme nejaké teleso posunúť po polomere tak, aby zostalo na polomere (modrá šípka z polohy „A“ do polohy „B“), tak budeme musieť zvýšiť rýchlosť telesa, teda dať mu zrýchlenie. Ak sa naša referenčná sústava otáča s diskom, potom budeme mať pocit, že telo "nechce" zostať na polomere, ale "sa snaží" ísť doľava - to je Coriolisova sila.

Pohyb gule po povrchu rotujúceho taniera.

Coriolisova sila(pomenovaná podľa francúzskeho vedca Gustava Gasparda Coriolisa, ktorý ju prvýkrát opísal) - jedna zo síl zotrvačnosti, ktorá existuje v neinerciálnej (rotujúcej) vzťažnej sústave v dôsledku rotácie a zákonov zotrvačnosti, ktorá sa prejavuje pri pohybe v smere v uhle k osi otáčania. Coriolisovo zrýchlenie získali Coriolis v roku 1833, Gauss v roku 1803 a Euler v roku 1765.

Dôvodom objavenia sa Coriolisovej sily je Coriolisovo (rotačné) zrýchlenie. Aby sa telo mohlo pohybovať s Coriolisovým zrýchlením, je potrebné vyvinúť na telo silu rovnajúcu sa F = ma , kde a- Coriolisovo zrýchlenie. Podľa toho teleso pôsobí podľa tretieho Newtonovho zákona silou opačného smeru. F K = − ma. Sila, ktorá pôsobí zo strany tela, sa bude nazývať Coriolisova sila. Coriolisova sila by sa nemala zamieňať s inou silou zotrvačnosti - odstredivou silou, ktorá je nasmerovaná pozdĺž polomeru rotujúceho kruhu.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia je nepravdepodobné, že by Coriolisova sila úplne určovala smer vírenia vody vo vodovodnom systéme – napríklad pri vypúšťaní umývadla. Hoci na rôznych pologuliach má skutočne tendenciu krútiť vodný lievik rôznymi smermi, pri vypúšťaní dochádza aj k bočným tokom v závislosti od tvaru plášťa a konfigurácie kanalizačného systému. V absolútnej veľkosti sily vytvorené týmito tokmi prevyšujú Coriolisovu silu, takže smer rotácie lievika na severnej aj južnej pologuli môže byť buď v smere hodinových ručičiek, alebo proti smeru hodinových ručičiek.

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Coriolisovo zrýchlenie bodu

Coriolisovo zrýchlenie- Koriolio pagreitis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. kompatibilné zrýchlenie; doplnkové zrýchlenie; Coriolisovo zrýchlenie vok. Coriolis Beschleunigung, f; Rechtsablenkung, f rus. Coriolisovo zrýchlenie, n; rotačné zrýchlenie, n;… … Fizikos terminų žodynas

Coriolisovo zrýchlenie- 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: angl. Coriolisovo zrýchlenie... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

zrýchlenie bodu obratu- Coriolisovo zrýchlenie bodu; priemyslu zrýchlenie rotačného bodu; prírastkové zrýchlenie bodu Pri komplexnom pohybe bodu sa zložka jeho absolútneho zrýchlenia rovná dvojnásobku vektorového súčinu uhlovej rýchlosti pohybu prenosného o ... ... Polytechnický terminologický výkladový slovník

prírastkové bodové zrýchlenie- Coriolisovo zrýchlenie bodu; priemyslu zrýchlenie rotačného bodu; prírastkové zrýchlenie bodu Pri komplexnom pohybe bodu sa zložka jeho absolútneho zrýchlenia rovná dvojnásobku vektorového súčinu uhlovej rýchlosti pohybu prenosného o ... ... Polytechnický terminologický výkladový slovník

Ako sa disk otáča, body ďalej od stredu sa pohybujú vyššou tangenciálnou rýchlosťou ako menej vzdialené (skupina čiernych šípok pozdĺž polomeru). Ak chceme posunúť nejaké teleso po polomere tak, aby zostalo na polomere ... ... Wikipedia

Coriolisova sila

Ako sa disk otáča, body ďalej od stredu sa pohybujú vyššou tangenciálnou rýchlosťou ako menej vzdialené (skupina čiernych šípok pozdĺž polomeru). Ak chceme nejaké teleso posunúť po polomere tak, aby zostalo na polomere (modrá šípka z polohy „A“ do polohy „B“), tak budeme musieť zvýšiť rýchlosť telesa, teda dať mu zrýchlenie. Ak sa naša referenčná sústava otáča s diskom, potom budeme mať pocit, že telo "nechce" zostať na polomere, ale "sa snaží" ísť doľava - to je Coriolisova sila.

Pohyb gule po povrchu rotujúceho taniera.

Coriolisova sila(pomenovaná podľa francúzskeho vedca Gustava Gasparda Coriolisa, ktorý ju prvýkrát opísal) - jedna zo síl zotrvačnosti, ktorá existuje v neinerciálnej (rotujúcej) vzťažnej sústave v dôsledku rotácie a zákonov zotrvačnosti, ktorá sa prejavuje pri pohybe v smere v uhle k osi otáčania. Coriolisovo zrýchlenie získali Coriolis v roku 1833, Gauss v roku 1803 a Euler v roku 1765.

Dôvodom objavenia sa Coriolisovej sily je Coriolisovo (rotačné) zrýchlenie. Aby sa telo mohlo pohybovať s Coriolisovým zrýchlením, je potrebné vyvinúť na telo silu rovnajúcu sa F = ma , kde a- Coriolisovo zrýchlenie. Podľa toho teleso pôsobí podľa tretieho Newtonovho zákona silou opačného smeru. F K = − ma. Sila, ktorá pôsobí zo strany tela, sa bude nazývať Coriolisova sila. Coriolisova sila by sa nemala zamieňať s inou silou zotrvačnosti - odstredivou silou, ktorá je nasmerovaná pozdĺž polomeru rotujúceho kruhu.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia je nepravdepodobné, že by Coriolisova sila úplne určovala smer vírenia vody vo vodovodnom systéme – napríklad pri vypúšťaní umývadla. Hoci na rôznych pologuliach má skutočne tendenciu krútiť vodný lievik rôznymi smermi, pri vypúšťaní dochádza aj k bočným tokom v závislosti od tvaru plášťa a konfigurácie kanalizačného systému. V absolútnej veľkosti sily vytvorené týmito tokmi prevyšujú Coriolisovu silu, takže smer rotácie lievika na severnej aj južnej pologuli môže byť buď v smere hodinových ručičiek, alebo proti smeru hodinových ručičiek.

pozri tiež

Nadácia Wikimedia. 2010.

Otázka 7.Neinerciálne referenčné systémy. Zotrvačné sily, koncept princípu ekvivalencie.

Nazývajú sa referenčné sústavy pohybujúce sa so zrýchlením vzhľadom na inerciálnu referenčnú sústavu neinerciálny.

zotrvačná sila je sila používaná na opis pohybu pri pohybe v neinerciálnych vzťažných sústavách (to znamená pri pohybe so zrýchlením). Táto sila má rovnakú veľkosť ako sila spôsobujúca zrýchlenie, ale je nasmerovaná v smere opačnom k ​​zrýchleniu. Preto v zrýchľujúcom vozidle sila zotrvačnosti ťahá cestujúcich dozadu a v spomaľujúcom, naopak, dopredu.

Zotrvačná sila - vektorová veličina, ktorá sa číselne rovná súčinu hmotnosti m hmotného bodu a modulu jeho zrýchlenia a smeruje opačne k zrýchleniu.

Existujú 2 hlavné typy zotrvačných síl: Coriolisova sila a prenosná zotrvačná sila. Prenosná zotrvačná sila pozostáva z 3 členov

M - translačná sila zotrvačnosti

m 2 r - odstredivá sila zotrvačnosti

M[ r] - rotačná sila zotrvačnosti

V dynamike je relatívny pohyb pohyb vzhľadom k neinerciálnej vzťažnej sústave, pre ktorú sú zákony Newtonovej mechaniky nespravodlivé. Aby si rovnice relatívneho pohybu hmotného bodu zachovali rovnaký tvar ako v inerciálnej vzťažnej sústave, je potrebné, aby sila interakcie s inými telesami pôsobiacimi na bod F pridať prenosnú silu zotrvačnosti F pruh = - ma pruh a Coriolisova sila zotrvačnosti F kop=- ma kop , kde m je hmotnosť bodu. Potom

ma rel = F + F pruh + F kop

ma o tn = F–ma kop- ma pruh

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

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

F pruh = - ma lan = -m
m 2 r - m[r] - prenosná sila zotrvačnosti.

Príklady. Matematické kyvadlo umiestnené na vozíku pohybujúcom sa zrýchlením. Lubimovovo kyvadlo.

Odstredivá sila zotrvačnosti- sila, ktorou pohybujúci sa hmotný bod pôsobí na telesá (väzby), ktoré obmedzujú voľnosť jeho pohybu a nútia ho pohybovať sa krivočiaro. (alebo sila, ktorou väzba pôsobí na hmotný bod, ktorý sa rovnomerne pohybuje pozdĺž kruhu v referenčnom rámci spojenom s týmto bodom.)

F c.b.=
, R je polomer zakrivenia trajektórie.

Ryža. O koncepte odstredivej sily zotrvačnosti.

Odstredivá sila smeruje od stredu zakrivenia trajektórie pozdĺž jej hlavnej normály (pri pohybe po kružnici po polomere od stredu kružnice).

Odstredivá sila je tiež sila zotrvačnosti – smeruje proti dostredivej sile, ktorá spôsobuje kruhový pohyb.

Odstredivá sila a dostredivá sila majú rovnakú veľkosť, smerujú opačne.

Coriolisova sila- jedna zo zotrvačných síl, zavedená s cieľom zohľadniť vplyv rotácie pohyblivej referenčnej sústavy na relatívny pohyb telesa.

Keď sa teleso pohybuje vzhľadom na rotujúcu referenčnú sústavu, objaví sa zotrvačná sila, ktorá sa nazýva Coriolisova sila alebo Coriolisova sila zotrvačnosti. Prejav Coriolisovej sily môžeme vidieť na disku rotujúcom okolo zvislej osi (obr. 1).

Na disku je vynesená radiálna priamka OA a gulička sa pohybuje rýchlosťou V v smere od O do A. Ak sa disk neotáča, guľa sa bude kotúľať pozdĺž nakreslenej priamky. Ak sa disk dostane do rovnomernej rotácie s uhlovou rýchlosťou , guľa sa bude otáčať pozdĺž krivky OB a jej rýchlosť V vzhľadom na disk zmení svoj smer. V dôsledku toho sa loptička vzhľadom na rotujúcu vzťažnú sústavu správa tak, ako keby na ňu pôsobila nejaká sila (kolmo na jej rýchlosť), čo však nie je spôsobené interakciou gule so žiadnym telesom. Toto je sila zotrvačnosti, ktorá sa nazýva Coriolisova sila. Veľkosť tejto sily je úmerná hmotnosti telesa m, relatívnej rýchlosti telesa V a uhlovej rýchlosti otáčania sústavy w: Fк=2mVw.

Coriolisova sila Fc leží v rovine disku: je kolmá na vektory V a smeruje v smere určenom vektorovým súčinom [V]: .

Coriolisova sila ako sila zotrvačnosti smeruje opačne k Coriolisovmu zrýchleniu a:

Ak sú vektory V a rovnobežné, potom Coriolisova sila zmizne.

Prejav pôsobenia Coriolisovej sily:

Erózia pravých brehov riek tečúcich na juh na severnej pologuli;

Pohyb Foucaultovho kyvadla;

Prítomnosť dodatočného bočného tlaku na koľajnice a v dôsledku toho ich nerovnomerné opotrebovanie, ku ktorému dochádza počas pohybu vlakov.

Coriolisova sila sa prejavuje napríklad v práci Foucaultovho kyvadla. Navyše, keďže Zem rotuje, Coriolisova sila sa prejavuje aj v globálnom meradle. Na severnej pologuli je Coriolisova sila nasmerovaná napravo od pohybu, preto sú pravé brehy riek na severnej pologuli strmšie – pod vplyvom tejto sily ich podmýva voda. Na južnej pologuli je opak pravdou. Coriolisova sila je zodpovedná aj za výskyt cyklónov a anticyklón.

Einsteinov princíp ekvivalencie.

Inerciálne silové pole je ekvivalentné rovnomernému gravitačnému poľu. Toto tvrdenie je Einsteinovým princípom ekvivalencie.

Princíp ekvivalencie je formulovaný takto: gravitačná sila vo svojom fyzickom pôsobení sa nelíši od sily zotrvačnosti, ktorá je jej veľkosťou rovnaká.

Einsteinov princíp predpokladá ekvivalenciu zotrvačných a gravitačných hmôt v obmedzenej oblasti priestoru. V obmedzenom, keďže pole gravitačných síl vo všeobecnosti nie je rovnomerné (sila interakcie klesá, keď sa telesá od seba vzďaľujú).

Na takmer vedeckých fórach sa s prekvapivou frekvenciou rozhoria vážne debaty o tom, čo je Coriolisova sila a aké sú jej viditeľné prejavy. Napriek úctyhodnému veku objavu – jav bol opísaný už v roku 1833 – sa občas niektorí ľudia v záveroch pletú. Napríklad, keďže Coriolisova sila je najčastejšie spájaná s javmi v oceánoch a atmosfére, potom na internete nájdete vyhlásenie, podľa ktorého sú brehy riek vymývané na pravej strane a na juhu erózia. vplyv vody je hlavne na ľavých brehoch. Niektorí tvrdia, že tento jav vytvára Coriolisovu silu. Ich odporcovia si všetko vysvetľujú inak: v dôsledku rotácie planéty sa pevný povrch pohybuje o niečo rýchlejšie (menej zotrvačne) ako masa vody a kvôli tomuto rozdielu dochádza k podkopávaniu. Hoci v niektorých častiach procesov prebiehajúcich v oceáne je Coriolisova sila skutočne „vinná“. Ťažkosti pri jej určovaní z komplexu iných vplyvov. Coriolisov prejav, ako aj interakcie sú potenciálne.

Poďme sa rozhodnúť, o aký druh sily ide a prečo je taký zaujímavý. Keďže našu planétu možno považovať za neinerciálny systém (pohybuje sa a rotuje), každý proces, ktorý sa voči nej uvažuje, musí brať do úvahy zotrvačnosť. Zvyčajne sa na vysvetlenie používa špeciálne kyvadlo s dĺžkou cez 50 m a hmotnosťou desiatok kilogramov. Navyše, vzhľadom na nehybného pozorovateľa stojaceho na podlahe, sa rovina, v ktorej sa kyvadlo kýva, otáča v kruhu. Ak sa ukáže, že hodnota rýchlosti rotácie planéty je vyššia ako rýchlosť kyvadla, potom sa jej podmienená rovina posunie smerom k severnej pologuli a bude sa otáčať opačným smerom ako hodiny. Platí to aj naopak: zvýšenie periódy vyššie, ako je rýchlosť rotácie Zeme, bude mať za následok posun v smere hodinových ručičiek. Je to spôsobené tým, že rotácia planéty vytvára v systéme kyvadla rotačné zrýchlenie, ktorého vektor posúva rovinu valenia.

Na vysvetlenie môžete použiť príklad zo života. Určite každý v detstve jazdil na kolotoči, čo je rotujúci kotúč s akýmsi veľkým kotúčom. Predstavte si dva body na takomto disku: jeden v blízkosti stredovej osi (A) a druhý - na polomere najbližšie k okraju (B). Ak sa človek nachádzajúci sa v bode A rozhodne presunúť do bodu B, tak na prvý pohľad bude najoptimálnejšia priamka A-B, čo je vlastne polomer disku. Ale s každým krokom, ktorý človek urobí, sa bod B posunie, pretože disk sa stále točí. V dôsledku toho, ak budete pokračovať v pohybe pozdĺž zamýšľaného polomeru čiary, potom keď sa dosiahne polomer bodu B, už tam nebude kvôli posunutiu. Ak osoba koriguje svoju dráhu v súlade so skutočnou polohou B, potom bude trajektóriou zakrivená čiara, vlna, ktorej vrchol bude nasmerovaný proti smeru otáčania. Existuje však spôsob, ako ísť z bodu A do bodu B v priamom smere: to si vyžaduje zvýšenie rýchlosti pohybu, informovanie o zrýchlení tela (ľudského). Ako sa vzdialenosť A-B zväčšuje, na udržanie je potrebné stále väčšie tempo rýchlosti. Rozdiel medzi opísanou silou a odstredivou silou je v tom, že smer odstredivej sily sa zhoduje s polomerom na rotujúcej kružnici.

Takže pohyb rotujúceho objektu je ovplyvnený Coriolisovou silou. Jeho vzorec je nasledovný:

F = 2*v*m*cosFi,

kde m je hmotnosť pohybujúceho sa telesa; v - rýchlosť pohybu; cosFi - hodnota, ktorá zohľadňuje uhol medzi smerom pohybu a osou otáčania.

Alebo vo vektorovej reprezentácii:

kde a je Coriolisovo zrýchlenie. Znamienko "-" sa vyskytuje, pretože sila z pohybujúceho sa telesa je v opačnom smere.