- Karakteristike i uzroci
- Kutni zamah
- Vježba riješena
- Riješenje
- Posljedice rotacijskog pokreta
- Coriolis efekt
- Izračunavanje Coriolisove ubrzanja
- Reference
U Zemljina rotaciono kretanje je onaj koji je naš planet izvršava oko Zemljine osi zapad-istok, a traje otprilike jedan dan, posebno 23 sati, 56 minuta i 3,5 sekundi.
Ovaj pokret, zajedno s prijevodom oko sunca, najvažnije su od Zemlje. Konkretno, rotacijski pokret vrlo je utjecajan u svakodnevnom životu živih bića, jer stvara dane i noći.
Slika 1. Zahvaljujući kretanju Zemlje, jedno područje ostaje osvijetljeno (danju), dok je drugo noću. Izvor: Pixabay.
Stoga svaki vremenski interval ima određenu količinu sunčeve osvjetljenosti, što se obično naziva danom, i izostanak sunčeve svjetlosti ili noći. Rotacija Zemlje nosi i promjene temperature, jer je dan razdoblje zagrijavanja, dok je noć razdoblje hlađenja.
Ove okolnosti predstavljaju prekretnicu u svim živim bićima koja nastanjuju planet, što stvara mnoštvo prilagodbi u pogledu životnih navika. U skladu s tim, tvrtke su uspostavile razdoblja aktivnosti i odmora u skladu sa svojim običajima i utjecajem okoline.
Očito se svijetla i tamna zona mijenjaju kako se kretanje odvija. Kada podijelimo 360 ° koji ima opseg, između 24 sata do kojih je dan zaokružen, ispada da se za 1 sat zemlja okrenula za 15 ° u smjeru zapad-istok.
Stoga, ako se krećemo prema zapadu 15 °, to je sat ranije, događa se suprotno ako putujemo na istok.
Brzina rotacije Zemlje na vlastitoj osi procijenjena je na 1600 km / h na ekvatoru, s posljedičnim smanjenjem kako se približava polovima, sve dok ne nestane pravo na osi rotacije.
Karakteristike i uzroci
Razlog zbog kojeg se Zemlja okreće oko svoje osi leži u izvorima Sunčevog sustava. Vjerojatno je Sunce provelo dugo vremena tek nakon što je gravitacija omogućila njegovo rođenje iz amorfne materije koja naseljava prostor. Kako se formiralo, Sunce je dobilo rotaciju koju osigurava primitivni oblak materije.
Neke materije koje su stvorile zvijezdu zbijene su oko Sunca kako bi stvorile planete, koji su također imali svoj udio ugla prvoga oblaka. Na ovaj način, svi planeti (uključujući Zemlju) imaju svoje rotacijsko kretanje u smjeru zapad-istok, osim Venere i Urana, koji se okreću u suprotnom smjeru.
Neki vjeruju da se Uran sudario s drugim planetom slične gustoće i zbog udara promijenio svoju osovinu i smjer rotacije. Na Veneri je postojanje plinovitih plime moglo objasniti zašto se smjer rotacije vremenom polako mijenja.
Kutni zamah
Kutni zamah je u rotaciji ono što linearni zamah prevodi. Za tijelo koje se okreće oko fiksne osi kao što je Zemlja, njegova veličina je dana:
U ovoj je jednadžbi L kutni moment (kg.m 2 / s), I je inercija (kg.m 2), a w je kutna brzina (radijan / s).
Kutni moment se čuva sve dok na sustavu ne djeluje neto okretni moment. U slučaju formiranja Sunčevog sustava, Sunce i materija koja su stvorila planete smatraju se izoliranim sustavom, na koji nijedna sila nije uzrokovala vanjski okretni moment.
Vježba riješena
Pod pretpostavkom da je Zemlja savršena sfera i da se ponaša poput krutog tijela i koristeći dostavljene podatke, mora se pronaći njegov kutni moment okretanja: a) oko vlastite osi i b) u svom translacijskom kretanju oko Sunca.
Riješenje
a) Prvo morate imati trenutak inercije Zemlje koji se smatra sferom polumjera R i mase M.
Kutna brzina izračunava se ovako:
Ako je T razdoblje kretanja, koje je u ovom slučaju 24 sata = 86400 s, dakle:
Kutni moment rotacije oko vlastite osi je:
b) S obzirom na translacijsko kretanje oko Sunca, Zemlja se može smatrati točkovnim objektom, čiji je inercijski trenutak I = MR 2 m
U godini postoji 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 7 s, orbitalna kutna brzina Zemlje je:
S ovim vrijednostima Zemljin orbitalni zamah je:
Posljedice rotacijskog pokreta
Kao što je već spomenuto, sukcesija dana i noći, uz njihove promjene u satima svjetlosti i temperature, najvažnija je posljedica rotacijskog kretanja Zemlje na vlastitoj osi. Međutim, njegov utjecaj proteže se malo izvan ove odlučujuće činjenice:
- Zemljina rotacija usko je povezana s oblikom planeta. Zemlja nije savršena sfera poput bilijarske kugle. Kako se okreće, razvijaju se sile koje ga deformiraju, uzrokujući izbočenje na ekvatoru i kasnije ravnanje na polovima.
- Deformacija Zemlje dovodi do malih kolebanja vrijednosti ubrzanja gravitacije g na različitim mjestima. Tako je, na primjer, vrijednost g veća na polovima nego na ekvatoru.
- Rotacijski pokret uvelike utječe na raspodjelu morskih struja i u velikoj mjeri utječe na vjetrove zbog činjenice da mase zraka i vode doživljavaju odstupanja od putanje u smislu kazaljke na satu (sjeverna polutka) i u suprotnom smjeru (južna hemisfera).
- Stvorene su vremenske zone kako bismo regulirali prolazak vremena na svakom mjestu jer su različita područja Zemlje osvijetljena suncem ili potamnjena.
Coriolis efekt
Coriolisov efekt posljedica je rotacije Zemlje. Budući da ubrzanje postoji u svim rotacijama, Zemlja se ne smatra inercijalnim referentnim okvirom, što je potrebno za primjenu Newtonovih zakona.
U ovom se slučaju pojavljuju takozvane pseudo-sile, sile čije podrijetlo nije fizičko, poput centrifugalne sile koju doživljavaju putnici automobila kad napravi zavoj i osjeća da se oni preusmjeravaju u jednu stranu.
Da biste vizualizirali njegove učinke, uzmite u obzir sljedeći primjer: postoje dvije osobe A i B na platformi u rotaciji u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, obje u mirovanju s obzirom na nju. Osoba A baca loptu osobi B, ali kad lopta stigne do mjesta na kojem je bila, ona se već pomaknula i lopta se odbila udaljenost s, prolazeći iza B.
Slika 2. Coriolisova akceleracija uzrokuje da lopta odbije svoj put bočno.
Centrifugalna sila nije odgovorna u ovom slučaju, već djeluje izvan središta. Ovo je Coriolisova sila, čiji je učinak odbacivanje lopte bočno. Događa se da i A i B imaju različite brzine prema gore, jer se nalaze na različitim udaljenostima od osi rotacije. Brzina B je veća i daju ih:
Izračunavanje Coriolisove ubrzanja
Coriolisovo ubrzanje ima značajne učinke na kretanje zračnih masa, a na taj način utječe na klimu. Zbog toga je važno uzeti u obzir da bismo proučavali kako se kreću zračne struje i oceanske struje.
Ljudi to mogu iskusiti i kada pokušaju hodati po rotirajućoj platformi, poput pokretnog vrtilja.
Pretpostavimo da je slučaj prikazan na prethodnoj slici da gravitacija nije uzeta u obzir i da se kretanje vizualizira iz inercijalnog referentnog sustava, izvan platforme. U ovom slučaju pokret izgleda ovako:
Slika 3. Puštanje kugle iz inercijalnog referentnog sustava. Put koji slijedi je pravolinijski (gravitacija se ne uzima u obzir).
Odstupanje s kuglicom od prvobitnog položaja osobe B je:
Ali R B - R A = vt, tada:
s = ω. (vt). t = ω vt 2
To je kretanje s početnom brzinom 0 i konstantnim ubrzanjem:
a Coriolis = 2ω.v
Reference
- Aguilar, A. 2004. Opća geografija. 2.. Izdanje. Dvorana Prentice. 35-38.
- Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela s primjenama. 214-216. Dvorana Prentice.
- Lowrie, W. 2007. Osnove geofizike. 2.. Izdanje. Cambridge University Press 48-61.
- Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverte. 37-52.
- Problemi iz fizike u stvarnom svijetu. Coriolis Force. Oporavilo od: real-world-physics-problems.com.
- Zašto se Zemlja rotira? Preuzeto s: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipedia. Coriolis efekt. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.