1. Dla nieruchomego obserwatora kulka porusza się po prostej – nie działa żadna siła (rys. górny)
2. Dla obserwatora na tarczy kulka zakręca pod wpływem siły Coriolisa (rys. dolny)

Mechanika klasyczna

II zasada dynamiki Newtona

Wprowadzenie Historia Aparat matematyczny Działy Statyka  · Dynamika  · Kinematyka  · Mechanika stosowana  · Mechanika nieba  · Mechanika ośrodków ciągłych  · Mechanika statystyczna Sformułowania Mechanika Newtonowska Formalizm Lagrange'a  · Formalizm Hamiltona Koncepcje podstawowe Przestrzeń  · Czas  · Prędkość  · Szybkość  · Masa  · Przyspieszenie  · Grawitacja  · Siła  · Popęd  · Moment siły / Moment / Para sił  · Pęd  · Moment pędu  · Bezwładność  · Moment bezwładności  · Układ odniesienia  · Energia  · Energia kinetyczna  · Energia potencjalna  · Praca  · Praca wirtualna · Zasada d'Alemberta Podstawowe zagadnienia Bryła sztywna  · Dynamika bryły sztywnej · Równania Eulera (dynamika bryły sztywnej) · Ruch  · Zasady dynamiki Newtona  · Prawo powszechnego ciążenia  · Kinematyczne równanie ruchu  · Inercjalny układ odniesienia  · Nieinercjalny układ odniesienia  · Obracający się układ odniesienia · Siła bezwładności  · Ruch jednostajny prostoliniowy  · Przemieszczenie  · Prędkość względna · Tarcie  · Ruch harmoniczny  · Oscylator harmoniczny  · Wibracje  · Tłumienie  · Współczynnik tłumienia · Oś obrotu  · Ruch obrotowy  · Ruch obrotowy jednostajny · Ruch obrotowy niejednostajny · Siła dośrodkowa  · Siła odśrodkowa  · Siła odśrodkowa reakcji · Siła Coriolisa · Wahadło  · Prędkość obrotowa  · Przyspieszenie kątowe  · Prędkość kątowa  · Pulsacja  · Droga kątowa Znani uczeni Isaac Newton  · Jeremiah Horrocks  · Leonhard Euler  · Jean Le Rond d'Alembert  · Alexis Clairaut  · Joseph Louis Lagrange  · Pierre Simon de Laplace  · Henri Poincaré  · Pierre Louis Maupertuis  · William Rowan Hamilton  · Siméon Denis Poisson

Efekt Coriolisa – efekt występujący w obracających się układach odniesienia . Dla obserwatora pozostającego w obracającym się układzie odniesienia , objawia się zakrzywieniem toru ciał poruszających się w takim układzie. Zakrzywienie to zdaje się być wywołane jakąś siłą , tak zwaną siłą Coriolisa. Siła Coriolisa jest siłą pozorną, występującą jedynie w nieinercjalnych układach obracających się. Dla zewnętrznego obserwatora siła ta nie istnieje. Dla niego to układ zmienia położenie a poruszające się ciało zachowuje swój stan ruchu zgodnie z I zasadą dynamiki .

Siła ta wyrażona jest wzorem:

Z siłą tą wiąże się przyspieszenie Coriolisa:

Oznaczenia: m – masa ciała, v – jego prędkość , ω – prędkość kątowa układu, natomiast – iloczyn wektorowy .

Skutki

Siła Coriolisa powoduje odchylenie od linii prostej toru ruchu ciała poruszającego się w układzie obracającym się (np. Ziemi lub płaskiej tarczy). Ponieważ Ziemia obraca się z zachodu na wschód, zatem siła Coriolisa powoduje odchylenie w kierunku zachodnim toru ciała poruszającego się po powierzchni Ziemi ku równikowi , a w kierunku wschodnim, gdy ciało porusza się w stronę któregoś z biegunów , czyli ku osi obrotu . Efekt taki występuje na obu półkulach .

Siła Coriolisa powoduje również odchylenie swobodnie spadających ciał w kierunku wschodnim. Dzieje się tak, gdyż ciało przybliżając się do osi obrotu zachowuje większą prędkość liniową , którą miało na większej wysokości. Jeśli np. na równiku postawimy wysoką wieżę i puścimy z jej szczytu swobodnie kamień to przyciągany siłą grawitacji będzie się on zbliżał do powierzchni Ziemi, która porusza się wokół osi z mniejszą prędkością liniową niż wierzchołek wieży. Dlatego spadający kamień "wyprzedza" powierzchnię Ziemi. Ciała swobodnie spadając odchylają się na wschód wszędzie poza biegunami Ziemi. Siła Coriolisa nie oddziałuje na ciała pozostające w spoczynku, jak również na ciała poruszające się równolegle do osi obrotu Ziemi (wówczas iloczyn wektorowy prędkości ciała i prędkości kątowej Ziemi równy jest 0).

Efekt na Ziemi

Huragan Rita

Ziemia obraca się wokół swojej osi i dlatego dla ciał poruszających się po powierzchni Ziemi występuje efekt Coriolisa.

Na północ od równika powoduje on zakrzywienie toru ruchu poruszających się obiektów w prawo (z punktu widzenia poruszającego się obiektu), a na południe – w lewo.

Efekt ten nie jest zazwyczaj odczuwalny, objawia się jedynie przy długotrwałych procesach lub w przypadku ciał poruszających się swobodnie na dużym obszarze ( wiatry , prądy morskie ). A oto przykłady jego wpływu (z punktu widzenia obserwatora poruszającego się wraz z obiektem – wiatrem, rzeką...):

• na półkuli północnej wiatr ma tendencję do skręcania w prawo, a na południowej – w lewo;
• na półkuli północnej mocniej podmywane są prawe brzegi rzek (odpowiednio: na południowej – lewe) ^[1][2];
• na półkuli północnej cyklony poruszają się odwrotnie do ruchu wskazówek zegara, a na południowej zgodnie z ruchem wskazówek zegara
• płaszczyzna, w której porusza się wahadło ulega skręceniu na półkuli północnej w prawo, a na południowej – w lewo;

Jeśli z określonego miejsca na półkuli północnej zacznie przemieszczać się ku biegunowi masa powietrza, to napływa ona nad obszary o malejącej prędkości liniowej będzie w stosunku do nich napływać nie z południa, lecz z południowego zachodu. Z punktu widzenia obserwatora na Ziemi wygląda to, jakby na powietrze działała siła skierowana z zachodu na wschód. Tą pozorną siłą jest właśnie siła Coriolisa.

Efekty Coriolisa muszą być także brane pod uwagę przez artylerzystów, osoby sterujące lotem samolotów, rakiet, itp.

Odkrywcą tego efektu był francuski inżynier i matematyk Gaspard-Gustave Coriolis , zaś pierwszego eksperymentalnego potwierdzenia efektu dla Ziemi dostarczył swym wahadłem Jean Bernard Léon Foucault .

Przykłady

• Ciało upuszczone ze szczytu wieży Eiffla (wysokość 273 m z najwyższego tarasu) spadnie przesunięte o 6,5  cm na wschód (nie uwzględniając innych sił ).
• W czasie II wojny światowej niemieckie rakiety V2 , wystrzeliwane w kierunku Londynu z odległości około 300 km , lecąc z prędkością 1400 km/h , uderzały około 3,7 km na wschód od celu.
• Pocisk artyleryjski wystrzelony z 50 stopnia szerokości geograficznej północnej lecący z przeciętną prędkością poziomą 2000 m/s w kierunku południkowym (na północ lub na południe), w ciągu 20 sekund lotu zboczy o około 58 metrów od celu, nie uwzględniając wpływu wiatru i ruchu obrotowego pocisku.

Przypisy

Źródła

1. B. Jaworski i in. Kurs fizyki t.1, PWN, Warszawa 1971.
2. Andrzej Januszajtis Fizyka dla politechnik, PWN, Warszawa 1977.

Zobacz też

• pasat
• prawoskrętność
• lewoskrętność
• siła odśrodkowa

• transwersalna siła bezwładności
• siła Coriolisa-Stokesa