نفوذ نیروی کوریولیس. فیلترهای پارچ، کارتریج. قانون تصمیم گیری صحیح یا قانون بهترین انتخاب

تصفیه آب

فیلترهای پارچ، کارتریج

آب در خط استوا نیروی کوریولیس

آزمایش با آب در استوا.ویدئوی جالبی در اینترنت منتشر شده است - در مورد اینکه آب در استوا چگونه رفتار می کند و اگر کمی به طرفین - قطب شمال یا جنوب حرکت کنید - چگونه رفتار می کند. هنگامی که آب در استوا تخلیه می شود، بدون تلاطم از آن خارج می شود و اگر به سمت قطب ها حرکت کنید، تلاطم هایی ظاهر می شود و در جهات مختلف.

فیلم را ببینید:

نیروی کوریولیس که به افتخار دانشمند فرانسوی گوستاو کوریولیس که در سال 1833 آن را کشف کرد نامگذاری شده است، یکی از نیروهای اینرسی است که در یک چارچوب مرجع غیر اینرسی به دلیل چرخش یک جسم عمل می کند، که هنگام حرکت در یک جهت در یک جهت خود را نشان می دهد. یک زاویه نسبت به محور چرخش دلیل پیدایش نیروی کوریولیس شتاب دورانی است. در چارچوب های مرجع اینرسی، مطابق با قانون اینرسی، هر جسم در یک خط مستقیم و با سرعت ثابت حرکت می کند. هنگامی که جسمی به طور یکنواخت در امتداد شعاع چرخشی خاصی حرکت می کند، شتاب لازم است، زیرا هر چه جسم از مرکز دورتر باشد، سرعت چرخش مماسی باید بیشتر باشد. بنابراین، هنگام در نظر گرفتن یک چارچوب چرخشی مرجع، نیروی کوریولیس سعی می کند بدن را از یک شعاع معین جابجا کند. در این حالت، اگر چرخش در جهت عقربه‌های ساعت اتفاق بیفتد، جسمی که از مرکز چرخش حرکت می‌کند، تمایل دارد شعاع را به سمت چپ ترک کند. اگر چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت باشد، به سمت راست.

برنج. ظهور نیروی کوریولیس

نتیجه عمل نیروی کوریولیس زمانی حداکثر خواهد بود که جسم نسبت به چرخش به صورت طولی حرکت کند. در زمین، این هنگام حرکت در امتداد نصف النهار خواهد بود، در حالی که بدن هنگام حرکت از شمال به جنوب به سمت راست و هنگام حرکت از جنوب به شمال به سمت چپ منحرف می شود. دو دلیل برای این پدیده وجود دارد: اول، چرخش زمین به سمت شرق. و دوم وابستگی سرعت مماسی نقطه ای روی سطح زمین به عرض جغرافیایی است (این سرعت در قطب ها صفر است و در استوا به حداکثر مقدار خود می رسد).

به طور تجربی، نیروی کوریولیس ناشی از چرخش زمین حول محور آن، هنگام مشاهده حرکت آونگ فوکو قابل مشاهده است. علاوه بر این، نیروی کوریولیس در فرآیندهای طبیعی جهانی ظاهر می شود. سیاره ما حول محور خود می چرخد ​​و تمام اجسامی که روی سطح آن حرکت می کنند تحت تأثیر این چرخش قرار می گیرند. روی فردی که با سرعت تقریباً 5 کیلومتر در ساعت راه می رود، نیروی کوریولیس به قدری ناچیز عمل می کند که متوجه آن نمی شود. اما روی توده های بزرگ آب در رودخانه ها یا جریان های هوا تأثیر بسزایی دارد. در نتیجه، در نیمکره شمالی، نیروی کوریولیس به سمت راست حرکت هدایت می شود، بنابراین کرانه های راست رودخانه ها در نیمکره شمالی شیب بیشتری دارند، زیرا تحت تأثیر نیروی کوریولیس توسط آب شسته می شوند. در نیمکره جنوبی، همه چیز برعکس اتفاق می افتد و کرانه های چپ شسته می شوند. این واقعیت با عمل مشترک نیروی کوریولیس و نیروی اصطکاک توضیح داده می شود که حرکت چرخشی توده های آب را حول محور کانال ایجاد می کند که باعث انتقال ماده بین کرانه ها می شود. نیروی کوریولیس همچنین مسئول چرخش سیکلون ها و پادسیکلون ها، گرداب های هوا با فشار کم و زیاد در مرکز، حرکت در جهت عقربه های ساعت در نیمکره شمالی و خلاف جهت عقربه های ساعت در نیمکره جنوبی است. این به دلیل این واقعیت است که نیروی کوریولیس به دلیل چرخش زمین در نیمکره شمالی منجر به چرخش جریان متحرک به سمت راست و در نیمکره جنوبی - به چپ می شود. سیکلون ها با جهت معکوس بادها مشخص می شوند.

یکی دیگر از مظاهر نیروی کوریولیس، سایش ریل در نیمکره شمالی و جنوبی است. اگر ریل‌ها ایده‌آل بودند، وقتی قطارها از شمال به جنوب و از جنوب به شمال حرکت می‌کنند، تحت تأثیر نیروی کوریولیس، یک ریل بیشتر از ریل دوم فرسوده می‌شود. در نیمکره شمالی، نیمکره راست بیشتر فرسوده می شود و در نیمکره جنوبی، نیمکره چپ.

هنگام در نظر گرفتن حرکات سیاره ای آب در اقیانوس، باید نیروی کوریولیس را نیز در نظر گرفت. علت امواج ژیروسکوپی است که در آن مولکول های آب به صورت دایره ای حرکت می کنند.

و در نهایت، در شرایط ایده آل، نیروی کوریولیس جهت چرخش آب را هنگام تخلیه در سینک تعیین می کند. اگرچه در واقع نیروی کوریولیس در جهات مخالف در دو نیمکره عمل می کند، جهت چرخش آب در قیف تنها تا حدی توسط این اثر تعیین می شود. واقعیت این است که آب برای مدت طولانی از طریق لوله‌های آب جریان می‌یابد، در حالی که جریان‌های نامرئی در جریان آب شکل می‌گیرد که جریان آب با ریختن آن در سینک به چرخش ادامه می‌دهد. هنگامی که آب به سوراخ تخلیه می رود، جریان های مشابهی نیز می تواند ایجاد شود. این آنها هستند که جهت حرکت آب را در قیف تعیین می کنند ، زیرا نیروهای کوریولیس بسیار ضعیف تر از این جریان ها هستند. بنابراین، در زندگی عادی، جهت چرخش آب در قیف تخلیه در نیمکره شمالی و جنوبی بیشتر به پیکربندی سیستم فاضلاب بستگی دارد تا به عمل نیروهای طبیعی. بنابراین، برای بازتولید دقیق این نتیجه، ایجاد شرایط ایده آل ضروری است. آزمایشگران یک پوسته کروی کاملا متقارن برداشتند، لوله های فاضلاب را حذف کردند، به آب اجازه دادند آزادانه از سوراخ تخلیه عبور کند، سوراخ تخلیه را به یک دریچه خودکار مجهز کردند که تنها پس از آرام شدن هر گونه اختلال باقیمانده در آب باز می شد و توانستند مشکل را برطرف کنند. اثر کوریولیس در عمل.

Ph.D. O.V. Mosin

کار افکت کوریولیس..
یکی از اهداف نیروی کوریولیس در طبیعت، تشکیل گرداب های سیکلون ها و پادسیکلون ها است. و برای اینکه نیروی کوریولیس به طور کامل آشکار شود، باید عدم تعادل سرعت خطی و زاویه ای، هم نسبت به محور زمین و هم نسبت به محور خورشید رخ دهد. نیروی کوریولیس همچنین به شیب محور زمین، به صفحه مدار زمین بستگی دارد. و بدون در نظر گرفتن چرخش مداری زمین، و شیب محور زمین، نیروی کوریولیس در علم به عنوان یک تزئین باقی می ماند، برای استفاده علمی و عملی بی فایده، و وظیفه ای برای رشد تفکر در بین دانش آموزان مدرسه. با سادگی ظاهری، درک نیروی کوریولیس بسیار دشوار است. مطالعه و تحلیل عینی آن بدون مدلی از منظومه شمسی غیرممکن است.
جزر و مد نتیجه تقدیم گرداب هاست».
انجمن گروه اقیانوس شناسی دانشگاه ایالتی سنت پترزبورگ "فرضیه ها، معماها، ایده ها، بینش".
آب دریاچه ها، دریاها و اقیانوس های نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه های ساعت و آب های نیمکره جنوبی در جهت عقربه های ساعت می چرخند و گرداب های غول پیکر را تشکیل می دهند. و هر چیزی که می‌چرخد، از جمله گرداب‌ها، دارای خاصیت ژیروسکوپ (بالا چرخان) است که بدون توجه به چرخش زمین، موقعیت عمودی محور را در فضا حفظ می‌کند و به همین دلیل، گرداب‌ها (1-2 درجه) پیش می‌روند. و یک موج جزر و مدی را از خود منعکس می کنند. جزر و مد، مشاهده شده در تمام دریاچه ها، دریاها و اقیانوس ها. موج جزر و مدی رودخانه آمازون توسط یک گرداب سیاره ای عظیم با قطر چند هزار کیلومتر ایجاد می شود که بین آمریکای جنوبی و شمال آفریقا می چرخد. ، دهانه رودخانه آمازون را می پوشاند.. عرض موج جزر و مدی بستگی به قطر گرداب دارد. و ارتفاع موج جزر و مدی بستگی به سرعت واژگونی گرداب (به مدت 12 ساعت)، و سرعت چرخش گرداب دارد. و سرعت چرخش گرداب به نیروی کوریولیس، به سرعت محوری و مداری زمین و به شیب محور زمین بستگی دارد. و نقش ماه غیرمستقیم است و سرعت مداری ناهمواری برای زمین ایجاد می کند. ارتفاع جزر و مد به سه متر و گاهی بیشتر می رسد. و این یکی از اسرار طبیعت محسوب می شود. اما در همان زمان، در خلیج گابس، گردابی می‌چرخد و یک موج جزر و مدی اضافی ایجاد می‌کند. در داخل گرداب‌های دائمی اقیانوسی و دریایی، گرداب‌ها و گرداب‌های کوچک دائمی و غیردائمی که توسط رودخانه‌هایی که به خلیج‌ها می‌ریزند، طرح کلی سواحل و بادهای محلی ایجاد می‌شوند، می‌چرخند. و بسته به سرعت و جهت چرخش گرداب های کوچک ساحلی، تقویم، دامنه و تعداد جزر و مد در روز بستگی دارد. می توانید گرداب ها را مکان یابی کنید.. به عنوان یک قاعده، بررسی های مثبت این فرضیه توسط متفکرانی نوشته می شود. از تضادهای موجود در تئوری جزر و مد ماه مطلع هستند، از مکانیک سماوی و خواص ژیروسکوپ دانش عمیقی دارند.

یک "موج جزر و مدی" که از اقیانوس هند حرکت می کند و بر خلاف انتظارات به سواحل شرقی جزیره ماداگاسکار برخورد می کند، جزر و مد صفر و جزر و مد را ایجاد می کند. و به دلایلی، یک موج جزر و مدی غیرعادی بالا بین جزیره ماداگاسکار و ساحل شرقی آفریقا با سرعت 9 کیلومتر ظاهر می شود. در عرض یک ساعت، موجی جزر و مدی، به سمت سواحل شرقی آفریقا ..
سرعت چرخش گرداب ها روی زمین در محدوده 0.0 تا 10 کیلومتر است. در ساعت بالاترین سرعت جریان های اقیانوسی روی سطح می تواند به 29.6 کیلومتر در ساعت برسد (ثبت شده در اقیانوس آرام در سواحل کانادا).
در اقیانوس باز، جریان هایی با سرعت 5.5 کیلومتر در ساعت یا بیشتر قوی در نظر گرفته می شوند.

سلام، یوسف سالاموویچ!
نقدی برای مقاله شما دریافت شده است، بررسی مثبت است، مقاله برای انتشار توصیه می شود...
مطالب شما را در №3/2015 اضافه کرد که در 2015/06/29 منتشر خواهد شد. پس از انتشار مجله، لینک نسخه آنلاین و نسخه الکترونیکی شماره را از طریق ایمیل برای شما ارسال خواهم کرد. نسخه چاپ شده باید بیشتر صبر کند. با تشکر از شما برای انتشار در مجله ما ...
با احترام، Natalia Khvataeva (ویراستار روسی زبان. مجله علمی "Eastern-European Scientific
مجله" (روسی-آلمانی) 2015/04/28

نظریه گرداب جزر و مد را می توان به راحتی با ارتباط دادن ارتفاع موج جزر و مدی به سرعت چرخش گرداب ها آزمایش کرد.
فهرست دریاهایی با میانگین سرعت چرخش گردابی بیش از 0.5 کیلومتر در ساعت و میانگین ارتفاع موج جزر و مدی بیش از 5 سانتی متر:
دریای ایرلندی. دریای شمال. دریای بارنتس دریای بافین. دریای سفید. دریای برینگ. دریای اوخوتسک. دریای عرب. دریای سارگاس. خلیج هادسون. خلیج مین. خلیج آلاسکا. و غیره.
فهرست دریاهایی با میانگین سرعت چرخش گردابی کمتر از 0.5 کیلومتر در ساعت و میانگین ارتفاع موج جزر و مدی کمتر از 5 سانتی متر:
دریای بالتیک. دریای گرینلند دریای سیاه. دریای آزوف دریای خزر. دریای چوکچی دریای کارا. دریای لاپتف دریای سرخ. دریای مرمر دریای کارائیب. دریای ژاپن. خلیج مکزیک. و غیره.
نکته: ارتفاع موج جزر و مد (سولیتون) و دامنه جزر و مد یکسان نیست.
نوع بندی و پهنه بندی دریاها proznania.ru/
دریاهای اتحاد جماهیر شوروی tapemark.narod.ru/more/
خلبان دریاها و اقیانوس ها goo.gl/rOhQFq

• 
  

  طبق نظریه جزر و مد ماه، پوسته زمین در عرض جغرافیایی مسکو دو بار در روز با دامنه حدود 20 سانتی متر بالا و پایین می رود، در خط استوا دامنه نوسانات بیش از نیم متر است.
  پس چرا بالاترین جزر و مد در نواحی معتدل شکل می گیرد و نه در خط استوا؟
  بالاترین جزر و مد روی زمین در خلیج فاندی در آمریکای شمالی شکل گرفته است - 18 متر، در دهانه رودخانه سورن در انگلستان - 16 متر، در خلیج مونت سن میشل در فرانسه - 15 متر، در خلیج های دریای اوخوتسک، پنژینسکایا و گیژیگینسکایا - 13 متر، در کیپ نرپینسکی در خلیج مزن - 11 متر.
  تئوری گرداب جزر و مد این اختلاف را با عدم وجود گرداب در استوا و همچنین طوفان ها و پادسیکلون ها توضیح می دهد.
  برای تشکیل گرداب ها، سیکلون ها و پادسیکلون ها، نیروی انحرافی کوریولیس ضروری است. در استوا نیروی کوریولیس حداقل و در مناطق معتدل حداکثر است.
  و یک سوال دیگر: در اقیانوس بر اثر «حرکت آبها» دو کوهان به وجود می آید، اما چگونه دو قوز روی پوسته زمین ایجاد می شود؟ آیا این به این معنی است که پوسته زمین در حال حرکت است؟

همانطور که در تصویر نشان داده شده است، اثر نیروی کوریولیس هنگام عکاسی در فواصل بسیار طولانی قابل توجه می شود. حرکت زمین به دور محور خود، هدف را در طول پرواز گلوله به حرکت در می آورد.

وقتی در میدان تیر هستید، زمینی که روی آن ایستاده اید ثابت به نظر می رسد. اما در واقع یک کره بزرگ است که در فضا پرواز می کند و همزمان روی محور خود می چرخد، با یک چرخش کامل در هر 24 ساعت. چرخش زمین می تواند برای تیراندازان از راه دور مشکل ساز باشد. در طول پرواز طولانی گلوله، چرخش سیاره باعث می‌شود هدف هنگام شلیک در بردهای بسیار طولانی، از مسیر گلوله منحرف شود. این اثر همبستگی یا اثر همبستگی در بالستیک نامیده می شود.

برایان لیتز از Applied Ballistics ویدیوی کوتاهی منتشر کرده است که در آن تأثیر نیروی کوریولیس را توضیح می دهد. برایان اظهار می کند که این اثر "بسیار جزئی است. تیراندازها دوست دارند قدرت آن را بالا ببرند زیرا بسیار مرموز به نظر می رسد." در بیشتر موارد، هنگام تیراندازی تا 1000 متر، توجه به نیروی کوریولیس اهمیتی ندارد. اگر از سیستم تصحیح آمریکایی (1/4 دقیقه قوس MOA = ~1 اینچ در 100 یارد) در 1000 یارد (914.4 متر) استفاده می‌کنید، می‌توانید با یک کلیک (برای اکثر کارتریج‌ها) اثر را روی محدوده تصحیح کنید. پس از علامت گذاری در 1000 یارد در شرایط باد شدید، اثر نیروی کوریولیس را می توان "در سر و صدای کلی از دست داد. "اما در شرایط تیراندازی بسیار مطلوب بدون باد در بردهای طولانی، برایان استدلال می کند که می توان در دقت مزیت به دست آورد. با استفاده از راه حل های بالستیک، با در نظر گرفتن اثر همبستگی.

برایان ادامه می دهد: "تأثیر نیروی کوریولیس... مربوط به چرخش زمین است. شما اساساً در یک سیستم مختصات اینرسی از یک نقطه به نقطه دیگر روی یک کره در حال چرخش تیراندازی می کنید. عواقب آن به گونه ای خواهد بود که اگر زمان پرواز گلوله به اندازه کافی طولانی است، گلوله از هدف مورد نظر خود دور می شود. میزان این رانش بسیار کم است - بستگی به عرض جغرافیایی و جهت آتش نسبت به سیاره دارد.

درک تأثیر نیروی کوریولیس بسیار دشوار است. با میانگین پیش از میلاد و سرعت، تا 1000 یارد محدوده آزاد خواهید داشت تا بتوانید با یک کلیک تنظیمات محدوده خود را انجام دهید. برایان می‌گوید: «اثر همبستگی چیزی نیست که در هنگام شلیک به یک هدف متحرک به آن فکر کنید، در هنگام تیراندازی در بادهای شدید نباید به آن فکر کنید، زیرا شرایطی وجود دارد که تأثیر واضح‌تری دارند و تأثیر نیروی کوریولیس. حواس شما را از آنها منحرف خواهد کرد."

در جایی که واقعاً می‌توانید به استفاده از این افکت فکر کنید، به طور مداوم از آن استفاده کنید و بر عملکرد شما تأثیر می‌گذارد - این زمانی است که در فواصل بسیار طولانی در اهداف نسبتاً کوچک در شرایط باد کم تیراندازی می‌کنید. وقتی سرعت گلوله و بالستیک را می‌دانید. ضریب بسیار خوب و شرایط عالی وجود دارد، سپس متوجه نفوذ نیروی کوریولیس خواهید شد. اگر این نیرو را فقط در موارد فوق در نظر بگیرید، بازده بیشتری در فعالیت های خود خواهید داشت. اما در بیشتر موارد تیراندازی از راه دور عملی، نیروی کوریولیس چندان مهم نیست. آنچه واقعاً مهم است این است که اولویت های تیراندازی خود را درک کنید و آنها را در این فرآیند در نظر بگیرید."

سوال 7.سیستم های مرجع غیر اینرسی نیروهای اینرسی، مفهوم اصل هم ارزی.

فریم های مرجع که با شتاب نسبت به چارچوب مرجع اینرسی حرکت می کنند نامیده می شوند غیر اینرسی.

نیروی اینرسینیرویی است که برای توصیف حرکت هنگام حرکت در چارچوب های مرجع غیر اینرسی (یعنی هنگام حرکت با شتاب) استفاده می شود. این نیرو از نظر بزرگی برابر با نیرویی است که باعث شتاب می شود، اما در جهت مخالف شتاب هدایت می شود. به همین دلیل است که در خودروهای شتاب‌دهنده، نیروی اینرسی مسافران را به عقب می‌کشد و در خودروهایی که سرعت را کاهش می‌دهند، برعکس، به جلو.

نیروی اینرسی -یک کمیت برداری عددی برابر حاصلضرب جرم m یک نقطه مادی و مدول شتاب آن و جهت مخالف شتاب.

2 نوع اصلی از نیروهای اینرسی وجود دارد: نیروی کوریولیس و نیروی اینرسی قابل حمل.نیروی اینرسی قابل حمل از 3 ترم تشکیل شده است

م - نیروی انتقالی اینرسی

متر 2 r - نیروی گریز از مرکز اینرسی

M[ r] - نیروی چرخشی اینرسی

در دینامیک، حرکت نسبی حرکتی است با توجه به چارچوب مرجع غیر اینرسی که قوانین مکانیک نیوتنی برای آن ناعادلانه است. برای اینکه معادلات حرکت نسبی یک نقطه مادی همان شکل چارچوب مرجع اینرسی را حفظ کنند، لازم است نیروی برهمکنش با سایر اجسام وارد بر نقطه. افیک نیروی اینرسی قابل حمل اضافه کنید افخط = - مترآخط و نیروی اینرسی کوریولیس افکپ=- مترآکوپ، کجا مترجرم نقطه است. سپس

مترآ rel = اف + افخط + افکوپ

مادر o tn = اف–مادرکپ- مادرمسیر

مترآ rel = F+2متر[ V رابطه ]- mV 0 + متر 2 r - متر[r]

افکپ=- مترآ kop = 2 متر [ V رابطه ]-نیروی کوریولیس

افخط = - مترآ lan = -m
متر 2 r - متر[r] - نیروی اینرسی قابل حمل

مثال ها.یک آونگ ریاضی که بر روی چرخ دستی قرار دارد که با شتاب حرکت می کند. آونگ لوبیموف.

نیروی گریز از مرکز اینرسی- نیرویی که با آن یک نقطه مادی متحرک بر روی اجسام (پیوندها) اثر می گذارد که آزادی حرکت آن را محدود کرده و آن را مجبور به حرکت منحنی خطی می کند. (یا نیرویی که با آن پیوند بر روی یک نقطه مادی حرکت می کند که به طور یکنواخت در امتداد دایره ای در چارچوب مرجع مرتبط با این نقطه حرکت می کند.)

F c.b.=
، R شعاع انحنای مسیر است.

برنج. در مورد مفهوم نیروی گریز از مرکز اینرسی.

نیروی گریز از مرکز از مرکز انحنای مسیر در امتداد نرمال اصلی آن هدایت می شود (هنگامی که در امتداد یک دایره در امتداد شعاع از مرکز دایره حرکت می کند).

نیروی گریز از مرکز نیز نیروی اینرسی است - در برابر نیروی گریز از مرکز که باعث حرکت دایره ای می شود، هدایت می شود.

نیروی گریز از مرکز و نیروی گریز از مرکز از نظر قدر مساوی هستند، جهت مخالف.

نیروی کوریولیس- یکی از نیروهای اینرسی که برای در نظر گرفتن تأثیر چرخش چارچوب مرجع متحرک بر حرکت نسبی بدن معرفی شده است.

هنگامی که یک جسم نسبت به یک چارچوب چرخشی مرجع حرکت می کند، یک نیروی اینرسی ظاهر می شود که به آن نیروی کوریولیس یا نیروی اینرسی کوریولیس می گویند. تجلی نیروی کوریولیس را می توان بر روی یک دیسک در حال چرخش حول محور عمودی مشاهده کرد (شکل 1).

یک خط مستقیم شعاعی OA روی دیسک رسم شده است و توپی با سرعت V در جهت O به A حرکت می کند. اگر دیسک نچرخد، توپ در امتداد خط مستقیم کشیده می‌غلتد. اگر دیسک به چرخش یکنواخت با سرعت زاویه‌ای وارد شود، توپ در امتداد منحنی OB می‌چرخد و سرعت V نسبت به دیسک جهت آن را تغییر می‌دهد. در نتیجه، با توجه به چارچوب چرخشی مرجع، توپ به گونه‌ای رفتار می‌کند که گویی نیرویی بر آن وارد شده است (عمود بر سرعت آن)، که البته در اثر تعامل توپ با هیچ جسمی ایجاد نمی‌شود. این نیروی اینرسی است که نیروی کوریولیس نامیده می شود. بزرگی این نیرو متناسب با جرم جسم m، سرعت نسبی جسم V و سرعت زاویه ای چرخش سیستم w: Fk=2mVw است.

نیروی کوریولیس Fc در صفحه دیسک قرار دارد: بر بردارهای V عمود است و در جهتی که توسط حاصلضرب برداری [V] تعیین می‌شود هدایت می‌شود: .

نیروی کوریولیس به عنوان نیروی اینرسی بر خلاف شتاب کوریولیس a به:

اگر بردارهای V و موازی باشند، نیروی کوریولیس ناپدید می شود.

تجلی عمل نیروی کوریولیس:

فرسایش سواحل سمت راست رودخانه های جاری در جنوب در نیمکره شمالی؛

حرکت آونگ فوکو;

وجود فشار جانبی اضافی روی ریل ها و در نتیجه سایش ناهموار آنها که در حین حرکت قطارها رخ می دهد.

نیروی کوریولیس، به عنوان مثال، در کار آونگ فوکو آشکار می شود. علاوه بر این، از آنجایی که زمین در حال چرخش است، نیروی کوریولیس نیز در مقیاس جهانی خود را نشان می دهد. در نیمکره شمالی، نیروی کوریولیس به سمت راست حرکت هدایت می شود، بنابراین سواحل راست رودخانه ها در نیمکره شمالی شیب دارتر هستند - تحت تأثیر این نیرو توسط آب شسته می شوند. در نیمکره جنوبی، برعکس است. نیروی کوریولیس نیز مسئول وقوع سیکلون و پادسیکلون است.

اصل هم ارزی اینشتین

میدان نیروی اینرسی معادل میدان گرانشی یکنواخت است. این بیانیه اصل هم ارزی اینشتین است.

اصل هم ارزی به شرح زیر است: نیروی گرانش در عمل فیزیکی آن با نیروی اینرسی برابر با قدر آن تفاوتی ندارد.

اصل اینشتین بر هم ارزی جرم های اینرسی و گرانشی در ناحیه محدودی از فضا دلالت دارد. در یک محدود، از آنجایی که میدان نیروهای گرانشی عموماً یکنواخت نیست (با دور شدن اجسام از یکدیگر، نیروی برهمکنش کاهش می‌یابد).

هنگامی که جسمی نسبت به چارچوب چرخشی مرجع حرکت می کند، علاوه بر نیروی گریز از مرکز اینرسی، نیروی دیگری ظاهر می شود که به آن نیروی کوریولیس یا نیروی اینرسی کوریولیس می گویند.

شکل ظاهری نیروی Voriolis را می توان در مثال زیر مشاهده کرد. بیایید یک دیسک افقی را در نظر بگیریم که می تواند حول یک محور عمودی بچرخد. اجازه دهید یک خط شعاعی OA روی دیسک بکشیم (شکل 34.1، a). بیایید توپ را در جهتی از سرعت V پرتاب کنیم. اگر دیسک نچرخد، توپ در امتداد خط مستقیم کشیده شده توسط ما غلت خواهد خورد. اگر دیسک در جهتی که با فلش نشان داده شده است به چرخش درآید، آنگاه توپ در امتداد منحنی OB نشان داده شده با خط نقطه چین می چرخد ​​و سرعت آن نسبت به دیسک v جهت آن را تغییر می دهد. بنابراین، با توجه به چارچوب چرخشی مرجع، توپ به گونه ای رفتار می کند که گویی نیرویی عمود بر سرعت به آن وارد شده است.

برای ساختن یک رول توپ روی یک دیسک چرخان در امتداد یک خط مستقیم شعاعی. شما باید یک راهنما بسازید، به عنوان مثال، به شکل یک دنده OA (شکل 34.1، b). هنگامی که توپ در حال غلتیدن است، دنده راهنما با نیروی معینی بر روی آن عمل می کند، نسبت به سیستم چرخان (دیسک)، توپ با سرعت ثابتی در جهت حرکت می کند. این را می توان به طور رسمی با این واقعیت توضیح داد که نیرو با نیروی اینرسی اعمال شده به توپ عمود بر سرعت V متعادل می شود. نیرو نیروی اینرسی کورولی است.

اجازه دهید ابتدا بیان نیروی کوریولیس را برای حالت خاصی بیابیم که یک ذره نسبت به چارچوب مرجع چرخشی به طور یکنواخت در امتداد دایره ای که در صفحه ای عمود بر محور چرخش قرار دارد و مرکز آن بر روی این محور قرار دارد حرکت می کند (شکل 2). 34.2). اجازه دهید سرعت ذره را نسبت به سیستم دوار به صورت v نشان دهیم. سرعت یک ذره نسبت به یک قاب مرجع ثابت (اینرسی) v در قدر (c) برابر است و در مورد (b) که در آن سرعت زاویه‌ای قاب دوار است، R شعاع دایره است (نگاه کنید به (5.7)).

برای اینکه یک ذره نسبت به یک سیستم ثابت در یک دایره با سرعت حرکت کند، نیرویی که به مرکز دایره هدایت می شود باید روی آن اثر بگذارد، به عنوان مثال نیروی کشش نخ، که توسط آن ذره به آن گره می خورد. مرکز دایره (نگاه کنید به شکل 34.2، a). بزرگی این نیرو است

نسبت به سیستم دوار، ذره در این حالت با شتاب حرکت می‌کند، یعنی گویی نیرویی بر آن اثر می‌کند.

(نگاه کنید به (34.1)). بنابراین، در یک سیستم دوار، ذره طوری رفتار می کند که گویی علاوه بر نیروی F که به سمت مرکز دایره هدایت می شود، دو نیروی دیگر که از مرکز هدایت می شوند بر روی آن وارد می شوند: و نیروی آن برابر است با (شکل 34.2). ، آ). به راحتی می توان دید که شیب را می توان در فرم نشان داد

نیروی (34.3) نیروی اینرسی کوریولیس است. با این قدرت وجود ندارد. نیرو بستگی ندارد - همانطور که قبلاً اشاره کردیم، هم بر روی اجسام در حال استراحت و هم در حال حرکت عمل می کند.

در مورد نشان داده شده در شکل. 34.2، b،

به ترتیب

در نتیجه، در یک سیستم دوار، ذره به گونه‌ای رفتار می‌کند که گویی توسط دو نیروی هدایت شده به سمت مرکز دایره بر روی آن اثر می‌گذارد: F و همچنین نیرویی که از مرکز هدایت می‌شود (به شکل 34.2، b مراجعه کنید). نیرو و در این مورد می توان به شکل (34.3) نشان داد.

حال بیایید به یافتن عبارت نیروی کوریولیس برای حالتی که ذره نسبت به چارچوب مرجع چرخشی به روشی دلخواه حرکت می کند، برویم. محورهای مختصات را با سیستم دوار مرتبط کنید، و این محور با محور چرخش سازگار است (شکل 34.3). سپس بردار شعاع ذره را می توان به صورت نمایش داد

بردارهای واحد محورهای مختصات کجا هستند. orts و چرخش همراه با چارچوب مرجع با سرعت زاویه ای، orts ثابت باقی می ماند.

موقعیت ذره نسبت به سیستم ثابت باید با استفاده از بردار شعاع تعیین شود. با این حال، نمادها همان بردار ترسیم شده از مبدأ به ذره را نشان می دهند. نماد این بردار را با ناظری که در یک چارچوب چرخشی مرجع زندگی می کند نشان می دهد. با توجه به مشاهدات او، بردارهای واحد ثابت هستند، بنابراین، هنگام تمایز عبارت (34.4)، او این بردارهای واحد را به عنوان ثابت در نظر می گیرد. نماد توسط یک ناظر ثابت استفاده می شود. برای آن بردار واحد است و با سرعت ω می چرخد ​​(بردار واحد ثابت است). بنابراین، هنگام تمایز عبارت برابر (34.4)، یک ناظر ساکن باید به عنوان توابعی از t که مشتقات آن برابر هستند، رفتار کند:

(شکل 34.3 و فرمول (2.56) را ببینید؛ ort عمود بر برابر است با ort عمود بر مساوی. برای مشتقات دوم اورت ها نسبت به زمان، عبارات زیر به دست می آید:

اجازه دهید سرعت ذره را با توجه به چارچوب چرخشی مرجع پیدا کنیم. برای انجام این کار، بردار شعاع (34.4) را با توجه به زمان، با در نظر گرفتن بردارهای واحد به عنوان ثابت، متمایز می کنیم:

تمایز مجدد این عبارت شتاب فرکانس را نسبت به قاب مرجع چرخان نشان می دهد:

حالا بیایید سرعت ذره را نسبت به چارچوب مرجع ثابت پیدا کنیم. برای انجام این کار، بردار شعاع (34.4) را "از موقعیت" یک ناظر ساکن متمایز می کنیم. استفاده از نماد به جای (به یاد بیاورید) بهتر است:

این عبارت را دوباره با توجه به t متمایز کنید، شتاب ذره را نسبت به سیستم ساکن پیدا می کنیم:

با در نظر گرفتن فرمول های (34.5)، (34.b) و (34.8)، رابطه حاصل را می توان به شکل زیر تبدیل کرد:

حاصلضرب برداری را در نظر بگیرید اجازه دهید آن را به عنوان یک تعیین کننده نمایش دهیم (نگاه کنید به (2.33)):

(34.11)

با توجه به، علاوه بر این، با جهت محورهای مختصات انتخاب شده توسط ما، جایگزینی این مقادیر به (34.11) می شود.

(34.12)

نتیجه به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که جمله دوم فرمول: (34.10) را می‌توان به صورت نوشتاری در پرانتز در جمله آخر فرمول (34.10) برابر مولفه بردار شعاع عمود بر محور چرخش (به محور ) (نگاه کنید به (34.4)). این جزء را با علامت R نشان می دهیم (شکل 5.5 را ببینید). با توجه به تمام آنچه گفته شد، رابطه (34.10) را می توان به صورت زیر نگه داشت:

از (34.13) نتیجه می شود که شتاب یک ذره نسبت به یک چارچوب مرجع غیر متحرک را می توان به صورت مجموع سه شتاب نشان داد: شتاب نسبت به قاب چرخان، شتاب برابر و شتاب.

که شتاب کوریولیس نامیده می شود.

برای اینکه یک ذره با شتاب حرکت کند (34.13)، برخی از اجسام با نیروی حاصل باید روی آن عمل کنند. طبق (34.13)

(تغییر عوامل، علامت حاصلضرب برداری را تغییر می دهد). نتیجه به‌دست‌آمده به این معنی است که هنگام تدوین معادله قانون دوم نیوگون در یک چارچوب مرجع دوار، علاوه بر نیروهای برهم‌کنش، باید نیروی گریز از مرکز اینرسی را نیز در نظر گرفت. با فرمول (33.2)، و همچنین "نیروی اریولیس، که در کلی ترین حالت با فرمول (34.3) تعیین می شود.

توجه داشته باشید که نیروی کوریولیس همیشه در صفحه ای عمود بر محور چرخش قرار دارد.

از مقایسه فرمول های (34.9)، (34.7) و (34.5) نتیجه می شود که

با کمک محاسباتی مشابه محاسباتی که ما را به رابطه (34.13) هدایت کردند، می‌توان مطمئن شد که آخرین جمله عبارت حاصل برابر است. در نتیجه،

(34.16)

برای، این فرمول به (5.8) می رود.

نمونه هایی از حرکت که در آن نیروی اینرسی کورنولیس آشکار می شود. هنگام تفسیر پدیده های مرتبط با حرکت اجسام نسبت به سطح زمین، در تعدادی از موارد لازم است که تأثیر نیروهای کوریولیس در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، هنگامی که اجسام آزادانه سقوط می کنند، تحت تأثیر نیروی کورنولیس قرار می گیرند که باعث انحراف به سمت شرق از خط شاقول می شود (شکل 34.4). این نیرو در استوا بیشتر است و در قطب ها ناپدید می شود.

یک پرتابه پرنده نیز انحرافات ناشی از نیروهای اینرسی کوریولیس را تجربه می کند (شکل 34.5). هنگامی که از تفنگی که به سمت شمال شلیک می شود، پرتابه در نیمکره شمالی به سمت شرق و در نیمکره جنوبی به سمت غرب منحرف می شود. هنگام عکسبرداری در امتداد نصف النهار به سمت جنوب، جهت انحراف مخالف خواهد بود. هنگام شلیک در امتداد استوا، نیروهای کوریولیس پرتابه را در صورت شلیک در جهت غرب به زمین فشار می دهند و اگر در جهت شرق شلیک شود آن را بالا می برند. ما این را به خواننده واگذار می کنیم تا خودش تأیید کند که نیروی کوریولیس که بر جسمی که در امتداد نصف النهار در هر جهت (شمال یا جنوب) حرکت می کند، نسبت به جهت حرکت، به سمت راست در نیمکره شمالی و به سمت چپ هدایت می شود. در نیمکره جنوبی این منجر به این واقعیت می شود که رودخانه ها همیشه کرانه سمت راست را در نیمکره شمالی و کرانه چپ را در نیمکره جنوبی از بین می برند. همین دلایل سایش نابرابر ریل ها را در ترافیک دو مسیر توضیح می دهد.

نیروهای کوریولیس هنگامی که آونگ نوسان می کند نیز آشکار می شود. روی انجیر 34.6 مسیر وزن آونگ را نشان می دهد (برای سادگی، فرض می شود که آونگ در قطب است). در قطب شمال، نیروی کوریولیس همیشه به سمت راست در امتداد آونگ هدایت می شود، در قطب جنوب - به سمت چپ. در نتیجه، مسیر به نظر می رسد مانند یک روزت.

همانطور که از شکل نشان داده شده است، صفحه نوسان آونگ نسبت به زمین در جهت فلش ناس می چرخد ​​و هر روز یک دور می چرخد. با توجه به سیستم مرجع هلیوسنتریک، وضعیت به گونه‌ای است که صفحه نوسان بدون تغییر باقی می‌ماند و زمین نسبت به آن می‌چرخد و هر روز یک دور می‌چرخد. می توان نشان داد که در عرض جغرافیایی صفحه نوسان آونگ با زاویه ای در روز می چرخد.

بنابراین، مشاهدات چرخش صفحه نوسان آونگ (آونگ هایی که برای این منظور طراحی شده اند، آونگ فوکو نامیده می شوند) شواهد مستقیمی از چرخش زمین به دور محور خود ارائه می دهد.

چرخش روزانه زمین پیامد مهم دیگری نیز دارد. هر جسم متحرکی تمایل دارد جهت حرکت خود را حفظ کند. اما با حضور روی زمین، هر حرکتی را نسبت به سطح زمین ارزیابی می کنیم که به نظرمان بی حرکت به نظر می رسد، اما در واقع می چرخد ​​و جسم متحرک با حفظ جهت حرکت، نسبت به سطح زمین منحرف می شود. سمت راست در نیمکره شمالی و سمت چپ در نیمکره جنوبی. شتابی که باعث این انحراف می شود نامیده می شود شتاب کوریولیس- به نام فیزیکدان فرانسوی که این پدیده را در نیمه اول قرن نوزدهم کشف کرد.

فرمول شتاب کوریولیس:

آ = 2 گناهj × v× w,

جایی که: آ- شتاب، j- عرض جغرافیایی مکان، v- سرعت حرکت، w- سرعت زاویه ای چرخش زمین.

این شتاب اندک است، در زندگی روزمره ما متوجه آن نمی شویم. شخصی که با سرعت 1.5 متر بر ثانیه در عرض جغرافیایی مسکو راه می رود تحت تأثیر شتاب انحرافی حدود 3 × 10-5 متر بر ثانیه یا 0.03 میلی متر بر ثانیه است. اما از آنجایی که در فرآیندهای طبیعی، توده های ماده، مثلاً آب یا هوا، با سرعت زیاد حرکت می کنند و تأثیر شتاب انحرافی را برای مدت طولانی تجربه می کنند، تأثیر این شتاب بسیار محسوس است. یکی از پیامدهای شناخته شده شتاب کوریولیس، قانون بائر است که طبق آن رودخانه‌های نیمکره شمالی عمدتاً کرانه‌های سمت راست را می‌شویند و شیب بیشتری نسبت به سمت چپ دارند.

معمولاً وقوع شتاب کوریولیس با چنین آزمایش فکری توضیح داده می شد. یک توپ در خط استوا وجود دارد. آن را به سمت شمال هدایت کنید و در جهت قطب شلیک کنید. (حالا بهتر است موشک پرتاب شود.) اما پرتابه به قطب برخورد نمی کند: زمین می چرخد، بنابراین اسلحه و همراه با آن پرتابه، سرعت افقی نسبتا بالایی از غرب به شرق، یعنی به سمت راست دارند. در رابطه با جهت آتش سوزی این مولفه سرعت نیز برای پرتابه پرنده حفظ می شود و آن را به سمت راست منحرف می کند (شکل 8، آ).

و یک گزینه دیگر: از قطب به سمت استوا شلیک می کنیم. اسلحه ثابت است، پرتابه به سمت جنوب پرواز می کند، اما زمانی که پرتابه به استوا برخورد می کند، زمین وقت دارد بچرخد و پرتابه نه در جایی که اسلحه نشانه گرفته شده است، بلکه به سمت غرب، یعنی دوباره به سمت استوا سقوط می کند. راست (8, ب).

برنج. 8. عمل شتاب کوریولیس: آ- هنگام حرکت از استوا به قطب؛ ب- هنگام حرکت از قطب به استوا

همه اینها کاملاً قانع کننده به نظر می رسد، اما شلیک مداوم در امتداد نصف النهار باعث یک تصور غلط گسترده می شود: اعتقاد بر این است که شتاب کوریولیس توسط اجسامی که فقط در جهت نصف النهار (از شمال به جنوب یا از جنوب به شمال) یا نزدیک به آن حرکت می کنند تجربه می شود. . رودخانه‌ها هم همین‌طور: رودخانه‌ای که از شمال به جنوب جریان دارد (ولگا زیر کازان) کرانه سمت راست را می‌شوید، زیرا در پایین دست سرعت خطی چرخش زمین افزایش می‌یابد و جریان آبی که از عرض‌های جغرافیایی بالاتر می‌آید سرعت کمتری در این جهت دارد. در مقابل کرانه غربی (راست) لانه می کند. اگر رودخانه از جنوب به شمال جریان داشته باشد (ینیسی) ، جریان آبی که از عرض های جغرافیایی پایین تر آمده است دارای مولفه سرعتی از غرب به شرق بیشتر از سرعت حرکت سواحل در این جهت است که با اینرسی به سمت شرقی فشار می آید. سمت راست) بانک کرده و می شویید. حرکت در امتداد موازی - صرف نظر از اینکه موضوع تیراندازی است یا جریان رودخانه، معمولاً در نظر گرفته نمی شود، زیرا این مورد تا حدودی پیچیده تر است. در واقع، شتاب کوریولیس توسط تمام اجسام متحرک، بدون توجه به جهت حرکت، تجربه می شود. به هر حال، در فرمول بالا، جهت ظاهر نمی شود.

در شکل کلی تر، وقوع این شتاب را می توان به صورت زیر توضیح داد (شکل 9). حرکت از یک نقطه شروع می شود آ، که نصف النهار از آن عبور می کند سیستم عامل. زمین از غرب به شرق می چرخد ​​و پس از مدتی همان نصف النهار موقعیت را می گیرد سیستم عامل". اگر در لحظه اولیه در نقطه ولیاگر جسمی شروع به حرکت در هر جهتی کند (در امتداد موازی، در امتداد نصف النهار، در جهتی میانی)، آنگاه، مانند هر حرکتی، برای حفظ این جهت تلاش خواهد کرد. اما نصف النهارها موازی نیستند و موازی ها (به جز استوا که در آن شتاب کوریولیس عمل نمی کند) دایره های بزرگ کره زمین نیستند. بنابراین، تا زمانی که نصف النهار موقعیت را بگیرد سیستم عامل"بردارهای حرکتی در همه جهات، با حفظ موازی با بردارهای اصلی، نسبت به شبکه مختصات از جهت اصلی منحرف خواهند شد.

برنج. 9. استقلال شتاب کوریولیس در جهت حرکت

مثال روی نقاشی برای نیمکره شمالی آورده شده است، انحراف به سمت راست رخ داده است. با ساختن همان نقشه برای نیمکره جنوبی، مطمئن خواهیم شد که انحراف به سمت چپ خواهد بود.

از فرمول بر می آید که در عرض جغرافیایی 0 درجه، یعنی در خط استوا، شتاب کوریولیس صفر است ( φ = 0، بنابراین گناه φ = 0, آ= 0). در نقاشی، این با مثال حرکت در امتداد نصف النهار توضیح داده شده است. مماس بر نصف النهارها در خط استوا موازی است و هیچ انحرافی رخ نمی دهد.

از علم فیزیک مشخص است که هر شتابی توسط یک نیرو ایجاد می شود. به همین دلیل است که اغلب در مورد "نیروی کوریولیس" می شنویم که حرکت را منحرف می کند. در واقع، هیچ نیرویی در اینجا عمل نمی کند، بلکه ما صرفاً حرکت اجسام روی زمین را نسبت به سطح آن در نظر می گیریم، که حرکتی و چرخشی است (یعنی همانطور که فیزیکدانان می گویند، غیر اینرسی) دستگاه مختصات.