- Charakteristiky a príčiny
- Uhlová hybnosť
- Cvičenie bolo vyriešené
- Riešenie
- Dôsledky rotačného pohybu
- Coriolisov efekt
- Výpočet Coriolisovho zrýchlenia
- Referencie
Na otáčavý pohyb zemskej je ten, že naša planéta Vykoná okolo zemskej osi v smere západ-východ a trvá približne jeden deň, konkrétne 23 hodín, 56 minút a 3,5 sekundy.
Tento pohyb spolu s prekladom okolo Slnka sú najdôležitejšie, aké má Zem. Obzvlášť rotačný pohyb má veľký vplyv na každodenný život živých bytostí, pretože vedie k dňom a noci.
Obrázok 1. Vďaka pohybu Zeme zostáva jedna oblasť osvetlená (deň), zatiaľ čo druhá je v noci. Zdroj: Pixabay.
Preto má každý časový interval určité množstvo slnečného osvetlenia, ktoré sa bežne nazýva deň, a neprítomnosť slnečného svetla alebo noci. Rotácia Zeme tiež spôsobuje zmeny teploty, pretože deň je obdobie otepľovania, zatiaľ čo noc je chladenie.
Tieto okolnosti znamenajú míľnik vo všetkých živých bytostiach, ktoré obývajú planétu, čo vedie k množstvu prispôsobení, pokiaľ ide o životné návyky. Podľa nej spoločnosti stanovili obdobia činnosti a odpočinku podľa svojich zvykov a ovplyvnené prostredím.
Je zrejmé, že svetelné a tmavé zóny sa menia, keď dochádza k pohybu. Pri rozdelení 360 °, ktorý má obvod, medzi 24 hodín, na ktoré je deň zaokrúhlený, sa ukáže, že za 1 hodinu sa zem otočila o 15 ° smerom na západ-východ.
Preto, ak sa presunieme na západ o 15º, je to o hodinu skôr, opak sa stane, keď pôjdeme na východ.
Rýchlosť rotácie Zeme na jej vlastnej osi bola odhadnutá na 1600 km / h na rovníku s následným poklesom, keď sa približuje k pólom, až kým sa nezruší iba na osi rotácie.
Charakteristiky a príčiny
Dôvod, prečo sa Zem otáča okolo svojej osi, je v počiatkoch slnečnej sústavy. Pravdepodobne Slnko strávilo dlhý čas až potom, ako gravitácia umožnila jeho narodenie z amorfnej hmoty, ktorá zaplňuje priestor. Keď sa formovalo, Slnko získalo rotáciu poskytovanú primitívnym oblakom hmoty.
Časť hmoty, ktorá dala vznik hviezdi, bola zhutnená okolo Slnka, aby sa vytvorili planéty, ktoré tiež mali svoj podiel na uhlovej hybnosti pôvodného mraku. Týmto spôsobom majú všetky planéty (vrátane Zeme) svoj vlastný rotačný pohyb v smere západ-východ, s výnimkou Venuše a Uránu, ktoré sa otáčajú opačným smerom.
Niektorí veria, že Urán sa zrazil s inou planétou podobnej hustoty a vplyvom nárazu zmenil svoju os a smer otáčania. Na Venuši mohla existencia plynných prílivov vysvetliť, prečo sa smer otáčania v priebehu času pomaly menil.
Uhlová hybnosť
Uhlová hybnosť je rotáciou to, čo je lineárna hybnosť, ktorá sa má preložiť. Pre telo otáčajúce sa okolo pevnej osi, ako je Zem, je jeho veľkosť daná:
V tejto rovnici L je moment hybnosti (kg.m 2 / s), I je moment zotrvačnosti (kg.m 2 ) a w je uhlová rýchlosť (radiány / s).
Uhlová hybnosť je zachovaná, pokiaľ na systém nepôsobí žiadny čistý krútiaci moment. V prípade vytvárania slnečnej sústavy sa Slnko a hmota, ktorá dala vznik planét, považuje za izolovaný systém, na ktorý žiadna sila nespôsobila vonkajší krútiaci moment.
Cvičenie bolo vyriešené
Za predpokladu, že Zem je dokonalá guľa a správa sa ako tuhé teleso a používa dodané údaje, musí sa nájsť jej uhlová hybnosť rotácie: a) okolo vlastnej osi ab) vo svojom translačnom pohybe okolo Slnka.
Riešenie
a) Najprv musíte mať moment zotrvačnosti Zeme považovaný za guľu s polomerom R a hmotnosťou M.
Uhlová rýchlosť sa vypočíta takto:
Ak T je doba pohybu, ktorá je v tomto prípade 24 hodín = 86400 s, preto:
Uhlová hybnosť rotácie okolo vlastnej osi je:
b) Pokiaľ ide o translačný pohyb okolo Slnka, Zem možno považovať za bodový objekt, ktorého moment zotrvačnosti je I = MR 2 m.
V roku sú 365 x s 24 x 86400 s = 3.1536 x 10 7 s, orbitálne rýchlosť Zem je:
S týmito hodnotami je orbitálna hybnosť Zeme:
Dôsledky rotačného pohybu
Ako už bolo spomenuté vyššie, postupnosť dní a nocí spolu s príslušnými zmenami v hodinách svetla a teploty sú najdôležitejšími dôsledkami rotačného pohybu Zeme na jej vlastnej osi. Jeho vplyv však mierne presahuje túto rozhodujúcu skutočnosť:
- Rotácia Zeme úzko súvisí s tvarom planéty. Krajina nie je dokonalá guľa ako gulečník. Pri otáčaní sa vyvíjajú sily, ktoré ho deformujú, čo spôsobuje vydutie na rovníku a následné vyrovnanie na póloch.
- Deformácia Zeme spôsobuje malé kolísanie hodnoty zrýchlenia gravitácie g na rôznych miestach. Napríklad hodnota g je väčšia na póloch ako na rovníku.
- Rotačný pohyb výrazne ovplyvňuje distribúciu morských prúdov a do veľkej miery ovplyvňuje vetry v dôsledku skutočnosti, že masy vzduchu a vody zažívajú odchýlky od svojej trajektórie v smere hodinových ručičiek (severná pologuľa) a v opačnom smere (južná pologuľa).
- Časové pásma boli vytvorené s cieľom regulovať plynutie času na každom mieste, pretože rôzne oblasti Zeme sú osvetlené slnkom alebo stmavnuté.
Coriolisov efekt
Coriolisov efekt je dôsledkom rotácie Zeme. Pretože akcelerácia existuje pri všetkých rotáciách, Zem sa nepovažuje za inerciálny referenčný rámec, čo je potrebné na uplatnenie Newtonových zákonov.
V tomto prípade sa objavia takzvané pseudosily, sily, ktorých pôvod nie je fyzický, ako napríklad odstredivá sila, ktorú zažívajú cestujúci automobilu, keď zatáča a cíti, že sú odklonené na jednu stranu.
Ak chcete vizualizovať jeho účinky, zvážte nasledujúci príklad: na platforme sú dvaja ľudia A a B v rotácii proti smeru hodinových ručičiek, obaja v pokoji s ohľadom na ňu. Osoba A hodí loptu osobe B, ale keď lopta dosiahne miesto, kde bola B, už sa pohla a lopta sa odklonila o vzdialenosť s, prechádzajúcu za B.
Obrázok 2. Zrýchlenie Coriolisom spôsobí, že guľa priečne odkloní svoju cestu.
Odstredivá sila nie je v tomto prípade zodpovedná, už pôsobí mimo stredu. Toto je sila Coriolisa, ktorej účinkom je bočné vychýlenie lopty. Stáva sa, že obidve A a B majú rôzne rýchlosti nahor, pretože sú v rôznych vzdialenostiach od osi otáčania. Rýchlosť B je vyššia a sú dané:
Výpočet Coriolisovho zrýchlenia
Zrýchlenie Coriolisu má významné účinky na pohyb vzdušných hmôt, a teda ovplyvňuje klímu. Preto je dôležité vziať do úvahy, ako sa pohybujú vzdušné prúdy a morské prúdy.
Ľudia to môžu tiež zažiť, keď sa snažia chodiť na rotujúcej platforme, napríklad na pohyblivom karuseli.
V prípade znázornenom na predchádzajúcom obrázku predpokladajme, že sa nezohľadňuje gravitácia a pohyb sa vizualizuje z inerciálneho referenčného systému, zvonku plošiny. V tomto prípade hnutie vyzerá takto:
Obrázok 3. Vypustenie lopty pri pohľade z inerciálneho referenčného systému. Cesta, ktorá nasleduje, je priama (gravitácia sa nezohľadňuje).
Odchýlka zaznamenaná loptičkou od pôvodnej polohy osoby B je:
Ale R B - R = VT, potom:
s = ω. (vt). t = ω vt 2
Je to pohyb s počiatočnou rýchlosťou 0 a konštantným zrýchlením:
a Coriolis = 2ω .v
Referencie
- Aguilar, A. 2004. General Geography. 2 .. Vydanie. Prentice Hall. 35-38.
- Giancoli, D. 2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 214-216. Prentice Hall.
- Lowrie, W. 2007. Základy geofyziky. 2 .. Vydanie. Cambridge University Press 48-61.
- Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redakčná reverenda. 37 až 52.
- Fyzikálne problémy v reálnom svete. Coriolis Force. Obnovené z: real-world-physics-problems.com.
- Prečo sa Zem točí? Zdroj: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipedia. Coriolisov efekt. Obnovené z: es.wikipedia.org.