Fizika qeyri-inertial istinad sistemlərində cisimlərin hərəkəti prosesini öyrənərkən Koriolis sürətlənməsini nəzərə almaq lazımdır. Məqalədə biz onun tərifini verəcəyik, onun niyə meydana gəldiyini və Yer kürəsində özünü harada göstərdiyini göstərəcəyik.
Coriolis sürətləndirilməsi nədir?
Bu suala qısaca cavab vermək üçün deyə bilərik ki, bu, Koriolis qüvvəsinin təsiri nəticəsində yaranan sürətlənmədir. Sonuncu, bədən qeyri-inertial fırlanan istinad sistemində hərəkət etdikdə özünü göstərir.
Xatırladaq ki, qeyri-inertial sistemlər sürətlənmə ilə hərəkət edir və ya fəzada fırlanır. Əksər fiziki problemlərdə planetimiz inertial istinad sistemi kimi qəbul edilir, çünki onun bucaq fırlanma sürəti çox kiçikdir. Lakin bu mövzunu nəzərdən keçirərkən Yerin qeyri-inertial olduğu qəbul edilir.
Qeyri-inertial sistemlərdə uydurma qüvvələr var. Qeyri-inertial sistemdə müşahidəçinin nöqteyi-nəzərindən bu qüvvələr heç bir səbəb olmadan yaranır. Məsələn, mərkəzdənqaçma qüvvəsisaxta. Onun görünüşü bədənə təsirdən deyil, onun içində ətalət xüsusiyyətinin olması ilə əlaqədardır. Eyni şey Koriolis qüvvəsinə də aiddir. Bu, fırlanan istinad sistemində cismin ətalət xassələrinin yaratdığı uydurma qüvvədir. Onun adı onu ilk dəfə hesablayan fransız Qaspard Koriolisin adı ilə bağlıdır.
Koriolis qüvvəsi və kosmosda hərəkət istiqamətləri
Koriolisin sürətlənməsinin tərifi ilə tanış olduqdan sonra gəlin indi konkret sualı nəzərdən keçirək - fırlanan sistemə nisbətən kosmosda cismin hansı hərəkət istiqamətlərində baş verir.
Üfüqi müstəvidə fırlanan diski təsəvvür edək. Şaquli fırlanma oxu onun mərkəzindən keçir. Bədənin ona nisbətən diskdə dayanmasına icazə verin. İstirahətdə, fırlanma oxundan radius boyunca yönəldilmiş mərkəzdənqaçma qüvvəsi ona təsir edir. Əgər ona qarşı olan mərkəzdənqaçma qüvvəsi yoxdursa, bədən diskdən uçacaq.
İndi tutaq ki, bədən şaquli olaraq yuxarıya doğru, yəni oxa paralel hərəkət etməyə başlayır. Bu halda onun ox ətrafında xətti fırlanma sürəti diskin sürətinə bərabər olacaq, yəni heç bir Koriolis qüvvəsi meydana gəlməyəcək.
Əgər bədən radial hərəkət etməyə başlamışsa, yəni oxa yaxınlaşmağa və ya ondan uzaqlaşmağa başlamışsa, o zaman diskin fırlanma istiqamətinə tangensial olaraq yönələcək Koriolis qüvvəsi yaranır. Görünüşü bucaq momentumunun qorunması və diskin üzərində yerləşən nöqtələrinin xətti sürətlərində müəyyən fərqin olması ilə əlaqələndirilir.fırlanma oxundan fərqli məsafələr.
Nəhayət, əgər gövdə fırlanan diskə tangensial olaraq hərəkət edərsə, onda onu ya fırlanma oxuna doğru, ya da ondan uzaqlaşdıran əlavə qüvvə meydana çıxacaq. Bu, Koriolis qüvvəsinin radial komponentidir.
Koriolisin sürətləndirilməsinin istiqaməti nəzərdə tutulan qüvvənin istiqaməti ilə üst-üstə düşdüyü üçün bu sürətlənmənin də iki komponenti olacaq: radial və tangensial.
Güc və sürətlənmə formulu
Nyutonun ikinci qanununa uyğun olaraq qüvvə və sürətlənmə bir-biri ilə aşağıdakı əlaqə ilə bağlıdır:
F=ma.
Yuxarıdakı nümunəni gövdə və fırlanan disklə nəzərdən keçirsək, Koriolis qüvvəsinin hər bir komponenti üçün düstur ala bilərik. Bunun üçün bucaq impulsunun qorunma qanununu tətbiq edin, həmçinin mərkəzdənqaçma sürətinin düsturunu və bucaq və xətti sürət arasındakı əlaqənin ifadəsini xatırlayın. Xülasə, Koriolis qüvvəsi aşağıdakı kimi müəyyən edilə bilər:
F=-2m[ωv].
Burada m cismin kütləsidir, v onun qeyri-inertial sistemdəki xətti sürətidir, ω istinad sisteminin özünün bucaq sürətidir. Müvafiq Coriolis sürətləndirilməsi düsturu bu formanı alacaq:
a=-2[ωv].
Sürətlərin vektor məhsulu kvadrat mötərizədədir. Bu, Coriolis sürətləndirilməsinin hara yönəldiyi sualına cavabı ehtiva edir. Onun vektoru həm fırlanma oxuna, həm də bədənin xətti sürətinə perpendikulyar yönəldilmişdir. Bu o deməkdir ki, öyrənilmişdirsürətlənmə düzxətli hərəkət trayektoriyasının əyriliyinə gətirib çıxarır.
Koriolis qüvvəsinin top gülləsinin uçuşuna təsiri
Öyrənilən qüvvənin praktikada özünü necə göstərdiyini daha yaxşı başa düşmək üçün aşağıdakı misalı nəzərdən keçirin. Sıfır meridianda və sıfır enlikdə olan top düz şimala atəş açsın. Əgər Yer qərbdən şərqə doğru fırlanmasaydı, nüvə 0° uzunluqda düşərdi. Lakin planetin fırlanması səbəbindən nüvə şərqə doğru sürüşərək fərqli uzunluğa düşəcək. Bu, Koriolis sürətlənməsinin nəticəsidir.
Təsvir olunan effektin izahı sadədir. Bildiyiniz kimi, Yer səthindəki nöqtələr, yuxarıdakı hava kütlələri ilə birlikdə, aşağı enliklərdə yerləşirlərsə, böyük xətti fırlanma sürətinə malikdirlər. Topdan havaya qalxarkən nüvənin qərbdən şərqə doğru yüksək xətti fırlanma sürəti var idi. Bu sürət daha yüksək enliklərdə uçarkən onun şərqə doğru sürüşməsinə səbəb olur.
Coriolis effekti və dəniz və hava axınları
Koriolis qüvvəsinin təsiri okean axınları və atmosferdəki hava kütlələrinin hərəkəti timsalında ən aydın şəkildə görünür. Beləliklə, Şimali Amerikanın cənubundan başlayan Gulf Stream qeyd edilən təsirə görə bütün Atlantik okeanını keçərək Avropa sahillərinə çatır.
Hava kütlələrinə gəlincə, aşağı enliklərdə bütün il boyu şərqdən qərbə əsən ticarət küləkləri Koriolis qüvvəsinin təsirinin bariz təzahürüdür.
Nümunə problem
FormulKoriolis sürətlənməsi. 45 ° enlikdə 10 m/s sürətlə hərəkət edən cismin əldə etdiyi sürətlənmənin miqdarını hesablamaq üçün ondan istifadə etmək lazımdır.
Planetimizə münasibətdə sürətlənmə düsturundan istifadə etmək üçün ona θ enindən asılılığı əlavə etməlisiniz. İş düsturu belə görünəcək:
a=2ωvsin(θ).
Mənfi işarə buraxılıb, çünki o, sürətlənmənin modulunu deyil, istiqamətini müəyyən edir. Yer üçün ω=7.310-5rad/s. Bütün məlum ədədləri düsturda əvəz etməklə əldə edirik:
a=27, 310-510sin(45o)=0,001 m/ c 2.
Gördüyünüz kimi, hesablanmış Koriolis sürətlənməsi qravitasiya sürətindən demək olar ki, 10.000 dəfə azdır.
