Fizika jismlarning noinertial sanoq sistemalarida harakatlanish jarayonini oʻrganayotganda, Koriolis tezlanishini hisobga olish kerak. Maqolada biz unga ta'rif beramiz, nima uchun paydo bo'lishini va Yerda qayerda namoyon bo'lishini ko'rsatamiz.
Koriolis tezlashuvi nima?
Bu savolga qisqacha javob berish uchun shuni aytishimiz mumkinki, bu Koriolis kuchining ta'siri natijasida yuzaga keladigan tezlanish. Ikkinchisi tana inertial bo'lmagan aylanuvchi sanoq sistemasida harakat qilganda o'zini namoyon qiladi.
Esda tutingki, noinertial tizimlar tezlanish bilan harakatlanadi yoki fazoda aylanadi. Ko'pgina jismoniy muammolarda bizning sayyoramiz inertial sanoq sistemasi sifatida qabul qilinadi, chunki uning aylanish tezligi juda kichik. Biroq, bu mavzuni ko'rib chiqayotganda, Yer inertial emas deb taxmin qilinadi.
Inersiyasiz sistemalarda xayoliy kuchlar mavjud. Noinertial sistemada kuzatuvchi nuqtai nazaridan bu kuchlar hech qanday sababsiz yuzaga keladi. Masalan, markazdan qochma kuchsoxta. Uning paydo bo'lishi organizmga ta'sir qilishdan emas, balki unda inertsiya xususiyatining mavjudligidan kelib chiqadi. Xuddi shu narsa Koriolis kuchiga ham tegishli. Bu aylanuvchi sanoq sistemasidagi jismning inertial xususiyatlaridan kelib chiqqan xayoliy kuchdir. Uning nomi uni birinchi bo'lib hisoblagan frantsuz Gaspard Koriolis nomi bilan bog'liq.
Koriolis kuchi va fazodagi harakat yoʻnalishlari
Koriolis tezlanishining ta'rifi bilan tanishib, endi aniq bir savolni ko'rib chiqamiz - jismning kosmosdagi harakatining aylanish tizimiga nisbatan qaysi yo'nalishlarida sodir bo'ladi.
Keling, gorizontal tekislikda aylanayotgan diskni tasavvur qilaylik. Uning markazidan vertikal aylanish o'qi o'tadi. Tana unga nisbatan diskda qolsin. Tinch holatda, unga aylanish o'qidan radius bo'ylab yo'n altirilgan markazdan qochma kuch ta'sir qiladi. Agar unga qarshi turuvchi markazga yo'n altiruvchi kuch bo'lmasa, u holda tana diskdan uchib chiqib ketadi.
Endi tanani vertikal yuqoriga, ya'ni o'qga parallel ravishda harakatlana boshladi, deylik. Bunday holda, uning o'q atrofida chiziqli aylanish tezligi disknikiga teng bo'ladi, ya'ni Koriolis kuchi paydo bo'lmaydi.
Agar tana radial harakat qila boshlasa, ya'ni u o'qga yaqinlasha yoki undan uzoqlasha boshlasa, u holda diskning aylanish yo'nalishiga tangensial ravishda yo'n altiriladigan Koriolis kuchi paydo bo'ladi. Uning paydo bo'lishi burchak momentumining saqlanishi va diskda joylashgan nuqtalarning chiziqli tezligida ma'lum bir farq mavjudligi bilan bog'liq.aylanish o'qidan turli masofalar.
Nihoyat, agar tana aylanuvchi diskka tangensial ravishda harakat qilsa, u holda uni aylanish o'qi tomon yoki undan uzoqlashtiradigan qo'shimcha kuch paydo bo'ladi. Bu Koriolis kuchining radial komponentidir.
Koriolis tezlanishining yoʻnalishi koʻrib chiqilayotgan kuch yoʻnalishiga toʻgʻri kelganligi sababli, bu tezlanish ham ikkita komponentga ega boʻladi: radial va tangensial.
Kuch va tezlanish formulasi
Nyutonning ikkinchi qonuniga muvofiq kuch va tezlanish bir-biri bilan quyidagi munosabat bilan bogʻlangan:
F=ma.
Yuqoridagi misolni korpus va aylanuvchi disk bilan ko’rib chiqsak, Koriolis kuchining har bir komponenti uchun formulani olishimiz mumkin. Buning uchun burchak momentining saqlanish qonunini qo'llang, shuningdek, markazga yo'n altirilgan tezlanish formulasini va burchak va chiziqli tezlik o'rtasidagi bog'liqlik ifodasini eslang. Xulosa qilib aytganda, Koriolis kuchini quyidagicha aniqlash mumkin:
F=-2m[ōv].
Bu yerda m - jismning massasi, v - uning noinertial sistemadagi chiziqli tezligi, ō - sanoq sistemasining o'zining burchak tezligi. Tegishli Coriolis tezlashuv formulasi quyidagi shaklni oladi:
a=-2[ōv].
Tezliklarning vektor mahsuloti kvadrat qavs ichida. Unda Koriolis tezlashuvi qayerga yo'n altirilganligi haqidagi savolga javob mavjud. Uning vektori aylanish o'qiga ham, tananing chiziqli tezligiga ham perpendikulyar yo'n altirilgan. Bu o'rganilganligini anglataditezlanish harakatning to'g'ri chiziqli traektoriyasining egriligiga olib keladi.
Koriolis kuchining zambarak uchishiga ta'siri
O'rganilayotgan kuch amalda qanday namoyon bo'lishini yaxshiroq tushunish uchun quyidagi misolni ko'rib chiqing. To'p nol meridian va nol kenglikda bo'lib, to'g'ridan-to'g'ri shimolga o'q otsin. Agar Yer g'arbdan sharqqa aylanmasa, yadro 0 ° uzunlikka tushadi. Biroq, sayyoraning aylanishi tufayli yadro sharqqa siljigan holda boshqa uzunlikka tushadi. Bu Koriolis tezlashuvining natijasidir.
Ta'riflangan effektning tushuntirishi oddiy. Ma'lumki, Yer yuzasidagi nuqtalar, ular ustidagi havo massalari bilan birga, agar ular past kengliklarda joylashgan bo'lsa, katta chiziqli aylanish tezligiga ega. To'pdan ko'tarilayotganda, yadro g'arbdan sharqqa yuqori chiziqli aylanish tezligiga ega edi. Bu tezlik balandroq kengliklarda uchayotganda uning sharqqa siljishiga olib keladi.
Koriolis effekti va dengiz va havo oqimlari
Koriolis kuchining taʼsiri okean oqimlari va atmosferadagi havo massalarining harakati misolida yaqqol koʻrinadi. Shunday qilib, ko'rfaz oqimi Shimoliy Amerikaning janubidan boshlanib, butun Atlantika okeanini kesib o'tadi va qayd etilgan ta'sir tufayli Evropa qirg'oqlariga etib boradi.
Havo massalariga kelsak, past kengliklarda yil boʻyi sharqdan gʻarbga esuvchi savdo shamollari Koriolis kuchi taʼsirining yaqqol ifodasidir.
Misol muammo
FormulaKoriolis tezlashishi. Undan 45 ° kenglikda 10 m/s tezlikda harakatlanuvchi jism oladigan tezlanish miqdorini hisoblash uchun foydalanish kerak.
Sayyoramizga nisbatan tezlanish formulasidan foydalanish uchun unga th kengliklariga bogʻliqlikni qoʻshish kerak. Ish formulasi quyidagicha ko'rinadi:
a=2ōvsin(th).
Minus belgisi olib tashlandi, chunki u tezlanishning modulini emas, balki yoʻnalishini belgilaydi. Yer uchun ō=7,310-5rad/s. Barcha ma'lum raqamlarni formulaga almashtirsak, biz quyidagilarga erishamiz:
a=27, 310-510sin(45o)=0,001 m/ c 2.
Koʻrib turganingizdek, hisoblangan Koriolis tezlanishi tortishish tezlanishidan deyarli 10 000 marta kamroq.
