اثر نیروی کوریولیس
اثر نیروی کوریولیس یک انحراف آشکار از مسیر جسمی است که درون یک سیستم مختصات چرخان حرکت می کند. جسم در واقع از مسیر خود منحرف نمی شود، اما به نظر می رسد که این کار را به دلیل حرکت سیستم مختصات انجام داده است.برای آشنایی بیشتر با نیروی کوریولیس تا انتهای مقاله با مجله آندرومدا مگ همراه باشید.
نیروی کوریولیس، که به آن اثر کوریولیس نیز گفته می شود، در مکانیک کلاسیک، یک نیروی اینرسی است که توسط مهندس-ریاضیدان قرن نوزدهم فرانسوی گوستاو-گاسپارد کوریولیس در سال 1835 توصیف شده است. کوریولیس نشان داد که، یک چارچوب مرجع دوار، یک نیروی سکون – که در راستای جهت حرکت بدن برای چرخش خلاف جهت عقربه ساعت از چارچوب مرجع یا به سمت چپ برای چرخش عقربه های ساعت عمل می کند – باید در معادلات حرکت گنجانده شود.
اثر کوریولیس بیشتر در مسیر جسمی است که از نظر طولی حرکت می کند. روی زمین جسمی که در امتداد یک مسیر شمالی-جنوبی یا خط طولی حرکت کند، در سمت راست در نیمکره شمالی و به سمت چپ در نیمکره جنوبی دچار انحراف آشکار می شود. این پدیده دو دلیل دارد: اول، زمین می چرخد به سمت شرق. و دوم، سرعت مماس یک نقطه بر روی زمین تابعی از عرض جغرافیایی است (سرعت در قطب ها صفر است و در استوا به حداکثر مقدار می رسد). بنابراین، اگر یک توپ از نقطه ای در خط استوا به سمت شمال شلیک شود، این گلوله به سمت شرق مسیر شمالی خود فرود می آید.
این تنوع رخ خواهد داد زیرا پرتابه در خط استوا سریعتر از آنچه که هدف آن بود در شمال حرکت می کرد. به همین ترتیب ، اگر این سلاح از قطب شمال به سمت خط استوا شلیک شود، این پرتابه دوباره در سمت راست مسیر واقعی خود قرار می گیرد. در این حالت، منطقه هدف قبل از رسیدن پوسته به آن به دلیل سرعت بیشتری که به سمت شرق دارد، حرکت می کرد. اگر پرتابه به هر جهتی شلیک شود ، جابجایی دقیقاً مشابهی اتفاق می افتد.
بنابراین انحراف کوریولیس به حرکت جسم ، حرکت زمین و عرض جغرافیایی مربوط است. به همین دلیل ، مقدار اثر توسط 2νω sin ϕ محاسبه می شود، که در آن ν سرعت جسم ، ω سرعت زاویه ای زمین و ϕ عرض جغرافیایی است.
اثر کوریولیس از اهمیت زیادی در اختر فیزیک و پویایی ستارگان برخوردار است، که در آن فاکتور مهمی در جهت چرخش لکه های خورشید است. همچنین در علوم زمین، به ویژه هواشناسی، زمین شناسی فیزیکی و اقیانوس شناسی، از این جهت که زمین یک چارچوب مرجع چرخنده است، قابل توجه است و حرکتهای روی سطح زمین از نیروی نشان داده شده تحت تسریع هستند.
بنابراین، نیروی کوریولیس در مطالعات پویایی جو ، که در آن بر بادهای غالب و چرخش طوفان ها تأثیر می گذارد و در هیدروسفر ، که بر چرخش جریان های اقیانوسی تأثیر می گذارد ، برجسته می شود. این امر همچنین در بالستیک ، به ویژه در پرتاب و چرخیدن وسایل فضایی ، از اهمیت بسیاری برخوردار است. در فیزیک مدرن، هر جایی که ولتاژهای لحظه ای تولید شده در ماشین های الکتریکی چرخان باید نسبت به قاب مرجع متحرک محاسبه شود، استفاده از کمیت مشابه نیروی کوریولیس در الکترودینامیک ظاهر می شود: این جبران را ولتاژ کریستوفل می نامند.