Физика инерциялык эмес саноо системаларындагы телолордун кыймыл процессин изилдеп жатканда Кориолис ылдамдануусу деп аталган нерсени эске алуу керек. Макалада биз ага аныктама берип, анын эмне үчүн пайда болгонун жана Жерде кайда көрүнөөрүн көрсөтөбүз.
Кориолис ылдамдатуу деген эмне?
Бул суроого кыскача жооп берүү үчүн, бул Кориолис күчүнүн аракетинин натыйжасында пайда болгон ылдамдануу деп айта алабыз. Акыркысы дене инерциялык эмес айлануучу эталондук системада кыймылдаганда көрүнөт.
Инерциялык эмес системалар ылдамдануу менен кыймылдаарын же мейкиндикте айланарын эстейли. Көпчүлүк физикалык көйгөйлөрдө биздин планета инерциялык санак системасы деп болжолдонот, анткени анын айлануу бурчтук ылдамдыгы өтө кичинекей. Бирок, бул теманы карап жатканда, Жер инерциялык эмес деп эсептелет.
Инерциялык эмес системаларда ойдон чыгарылган күчтөр бар. Инерциялык эмес системадагы байкоочунун көз карашы боюнча, бул күчтөр эч кандай себепсиз пайда болот. Мисалы, борбордон четтөөчү күчжасалма. Анын пайда болушу организмге тийгизген таасиринен эмес, андагы инерция касиетинин болушу менен шартталган. Ошол эле Кориолис күчтөрүнө да тиешелүү. Бул айлануучу санактын системасындагы дененин инерциялык касиеттеринен келип чыккан ойдон чыгарылган күч. Анын аты аны биринчи жолу эсептеген француз Гаспард Кориолистин аты менен байланыштуу.
Кориолис күчү жана мейкиндиктеги кыймыл багыттары
Кориолис ылдамдануусунун аныктамасы менен таанышып, эми конкреттүү бир суроону карап көрөлү - мейкиндикте дененин айлануу системасына салыштырмалуу кыймылынын кандай багыттарында жүрөт.
Диск горизонталдык тегиздикте айланып жатканын элестетели. Анын борбору аркылуу вертикалдык айлануу огу өтөт. Дене ага салыштырмалуу дискке эс алсын. Тынчтыкта ага айлануу огунан радиус боюнча багытталган борбордон четтөөчү күч аракет кылат. Эгерде ага каршы турган борборго айлануучу күч болбосо, анда дене дисктен учуп кетет.
Эми дене вертикалдуу жогору карай, б.а. огуна параллель кыймылдай баштады дейли. Бул учурда анын огтун айланасында сызыктуу айлануу ылдамдыгы дисктин сызыктуу ылдамдыгы менен барабар болот, башкача айтканда, Кориолис күчү пайда болбойт.
Эгер дене радиалдык кыймыл жасай баштаса, башкача айтканда, ал огуна жакындай же алыстай баштаса, анда Кориолис күчү пайда болот, ал дисктин айлануу багытына тангенциалдуу багытталат. Анын пайда болушу бурчтук импульстун сакталышы жана дисктин чекиттеринде жайгашкан сызыктуу ылдамдыктарынын белгилүү бир айырмасынын болушу менен байланышкан.айлануу огунан ар кандай аралыктар.
Акыры, эгер дене айлануучу дискке тангенциалдык түрдө жылса, анда аны же айлануу огуна карай же андан алыстата турган кошумча күч пайда болот. Бул Кориолис күчүнүн радиалдык компоненти.
Кориолис ылдамдануу багыты каралып жаткан күчтүн багыты менен дал келгендиктен, бул ылдамдануу да эки компонентке ээ болот: радиалдык жана тангенциалдык.
Күчтүн жана ылдамдануунун формуласы
Ньютондун экинчи мыйзамына ылайык күч жана ылдамдануу бири-бири менен төмөнкү байланыш менен байланышкан:
F=ma.
Жогорудагы мисалды дене жана айлануучу диск менен карай турган болсок, Кориолис күчүнүн ар бир компоненти үчүн формуланы ала алабыз. Бул үчүн бурчтук импульстун сакталуу мыйзамын колдонуңуз, ошондой эле центрге чукул ылдамдануунун формуласын жана бурчтук жана сызыктуу ылдамдыктын ортосундагы байланыштын туюнтмасын эстеңиз. Жыйынтыктап айтканда, Кориолис күчүн төмөнкүчө аныктоого болот:
F=-2m[ωv].
Бул жерде m – дененин массасы, v – анын инерциялык эмес системадагы сызыктуу ылдамдыгы, ω – эталондук системанын өзүнүн бурчтук ылдамдыгы. Тиешелүү Кориолис ылдамдануу формуласы төмөнкү форманы алат:
a=-2[ωv].
Ылдамдыктардын вектордук көбөйтүндүсү чарчы кашаанын ичинде. Ал Кориолис ылдамдануусу кайда багытталган деген суроого жоопту камтыйт. Анын вектору айлануу огуна да, дененин сызыктуу ылдамдыгына да перпендикуляр багытталган. Бул изилденген дегенди билдиретылдамдануу кыймылдын түз сызыктуу траекториясынын ийрилигине алып келет.
Кориолис күчтөрүнүн замбиректин учуусуна тийгизген таасири
Изилденген күч иш жүзүндө кандайча көрүнөрүн жакшыраак түшүнүү үчүн төмөнкү мисалды карап көрөлү. Замбирек нөл меридианда жана нөл кеңдикте болуп, түз түндүктү карай атсын. Эгерде Жер батыштан чыгышты көздөй айланбаса, анда ядро 0° узундукка түшөт. Бирок планетанын айлануусунан улам өзөк башка узундукка түшүп, чыгышка жылат. Бул Кориолис ылдамдануусунун натыйжасы.
Сүрөттөлгөн эффекттин түшүндүрмөсү жөнөкөй. Белгилүү болгондой, жер бетиндеги чекиттер, алардын үстүндөгү аба массалары менен бирге, эгерде алар төмөнкү кеңдиктерде жайгашкан болсо, чоң сызыктуу айлануу ылдамдыгына ээ. Замбиректен учуп чыкканда ядро батыштан чыгышка карай жогорку сызыктуу айлануу ылдамдыгына ээ болгон. Бул ылдамдык анын бийик кеңдиктерде учканда чыгышты көздөй сүзүшүнө алып келет.
Кориолис эффекти жана деңиз жана аба агымдары
Кориолис күчүнүн таасири океан агымдарынын жана атмосферадагы аба массаларынын кыймылынын мисалында эң ачык көрүнүп турат. Ошентип, булуң агымы Түндүк Американын түштүгүнөн башталып, Атлантика океанын толугу менен кесип өтүп, белгиленген эффекттен улам Европанын жээктерине жетет.
Аба массаларына келсек, жайкы кеңдикте жыл бою чыгыштан батышка карай соккон пассат шамалдары Кориолис күчүн таасир эткендигинин ачык-айкын көрүнүшү болуп саналат.
Мисал көйгөй
ФормуласыКориолис акселерациясы. Аны 45 ° кеңдикте 10 м/сек ылдамдыкта кыймылдаган дене алган ылдамдануунун көлөмүн эсептөө үчүн колдонуу керек.
Биздин планетага карата ылдамдануу формуласын колдонуу үчүн ага θ кеңдигине көз карандылыкты кошуу керек. Иштөө формуласы төмөнкүдөй болот:
a=2ωvsin(θ).
Минус белгиси алынып салынды, анткени ал ылдамдануунун модулун эмес, багытын аныктайт. Жер үчүн ω=7,310-5rad/s. Формулага бардык белгилүү сандарды коюу менен биз:
алабыз
a=27, 310-510sin(45o)=0,001 м/ c 2.
Сиз көрүп тургандай, эсептелген Кориолис ылдамдануусу тартылуу ылдамдыгынан дээрлик 10 000 эсе аз.
