Сила Кориолиса

При движении тела относительно вращающейся СО, кроме , появляется ещё одна сила-сила Кориолиса или кориолисова сила инерции. Её появление можно обнаружить на примере с вращающимся диском, по радиусу которого от центра начинает двигатся шарик со скоростъю , рис.5.5. Если диск не вращается, шарик будет катиться по радиусу ОА, при вращении диска - по кривой ОВ, причём его скоростъ меняет своё направление. Следовательно, по отношению к вращающейся системе отсчёта шарик ведёт себя так, как если бы на него действовала сила , перпендикулярная к его скорости .

Найдем для случая, когда частица массою движется относительно вращающейся системы отсчёта по окружности лежащей в плоскости оси вращения, с центром на этой оси со скоростъю .

Относительно неподвижной системы отсчета (инерциальной) скорость шарика равна: или . Чтобы частица двигалась с такой скоростъю относительно неподвижной системы отсчета, необходимо действовать на неё центростремительной силой (например силой натяжения нити) равной по модулю:

Относительно вращающейся системы частица движется с ускорением , т.е., так, как если бы на нее действовала центростремительная во вращающейся системе отсчёта сила:

Т.о., во вращающеся системе отсчета движущаяся частица ведёт себя так, как если бы на неё, кроме направленной к центру реальной силы действовали бы ещё две силы инерции, направленные от центра:

и сила , модуль которой равен или в векторном виде, как видно из рисунка:

Это и есть кориолисова сила инерции. При эта сила отсутствует, а не зависит от .

При движении шарика в другую сторону:

, т.е. изменила направление на обратное.

Если частица движется произвольным образом относительно вращающейся системы отсчёта, то определяется той же формулой. Сила Кориолиса лежит в плоскости оси вращения.

Т.о., при составлении 2-го закона Нъютона во вращающейся системе отсчета (НИСО), кроме природных сил взаимодействия, необходимо учитывать , а также кориолисову силу . Если имеется и поступательное движение системы отсчёта с ускорением , то необходимо учесть ещё силу инерции .

 

Примеры:

1)При свободном падении кориолисова сила отклоняет траекторию тела от линии отвеса на восток, она максимальна на єкваторе и равна нулю на полюсах.

2)Снаряд летящий на север отклоняется на восток в северном полушарии и - к западу в южном полушарии. При стрельбе вдоль экватора на запад силы Кориолиса прижимают снаряд к Земле и поднимают его вверх при выстреле на восток.

3)Силы Кориолиса размывают провый берег рек в северном полушарии и левый берег у рек в южном полушарии.Это же приводит к неравномерному износу рельсов при двухколейном движении.

 

4)Силы Кориолиса проявляются при движении маятника Фуко. На северном полюсе плоскость качаний маятника поворачивается относительно Земли в направлении часовой стрелки, и за сутки совершает один оборот. Относительно гелиоцентрической системы она остаётся неизменной, а Земля поворачивается относительно неё. Маятники Фуко дают непосредственное доказательство вращения Земли вокруг своей оси.