GeogebraCORIOLISOV POJAV

Coriolisov pojav opazimo v opazovalnih sistemih, ki se vrtijo. Ker se vrtijo, so pospešeni ali neinercialni. Primer za vrteči se opazovalni sistem je sistem, ki je pripet na vrteči se vrtiljak. Opazovalec, ki v vrtečem se opazovalnem sistemu miruje, sedi na vrtiljaku in se vrti skupaj z njim.
Coriolisov pojav pojasnimo z dodatno navidezno silo, ki je posledica tega, da opazujemo iz vrtečega se opazovalnega sistema. To silo imenujemo Coriolisova sila. Za opis pojavov jo potrebujemo samo v vrtečih se opazovalnih sistemih in samo za opis gibanja teles, ki se gibljejo tako, da se spreminja njihova oddaljenost od osi vrtenja. Naj bo u radialna komponenta hitrosti telesa (če je u = 0, se oddaljenost telesa od osi vrtenja ne spreminja). Velikost Coriolisove sile je odvisna od u, kotne hitrosti ω, s katero se vrti opazovalni sistem (vrtiljak), in od mase telesa. Coriolisova sila na telo kaže v tangencialni smeri v smeri vrtenja, če se telo približuje središču vrtenja, in stran od smeri vrtenja, če se telo oddaljuje od središča vrtenja.

Animacija kaže primer, ko telo (košček ledu) poženemo iz središča pisanega vrtiljaka proti robu vrtiljaka proti rdečemu opazovalcu (rdeč krog).
Če je trenje zanemarljivo, se telo giblje s konstantno hitrostjo navzven.

Isto gibanje koščka ledu opazujemo iz dveh opazovalnih sistemov (izberi najprej enega in potem drugega, ne oba naenkrat). Iz središča vrtiljaka poženemo košček ledu v smeri proti rdečemu opazovalcu.

 

1.) Prvi opazovalni sistem je pripet na mirujočo okolico vrtiljaka, je nepospešeninercialen. V njem miruje rdeči opazovalec, ki sedi na tleh ob vrtiljaku in vidi, kako se vrtiljak vrti v smeri urinega kazalca. Iz tega sistema vidi košček ledu, ki se giblje premo enakomerno od središča vrtiljaka proti robu (proti njemu), rezultanta sil nanj je nič. Ker ni trenja, je za gibanje koščka ledu vseeno, ali se podlaga pod njim giblje (vrti) ali ne.
2.) Drugi opazovalni sistem je pripet na vrtiljak in se vrti skupaj z njim glede na mirujočo okolico s kotno hitrostjo ω v smeri urinega kazalca. Opazovalec, ki sedi na vrtiljaku, v tem sistemu miruje. Temu opazovalcu se zdi, da se vrti okolica vrtiljaka (rjave pike so drevesa, rdeča pika je opazovalec, ki stoji ob vrtiljaku) okoli njega z enako kotno hitrostjo v nasprotni smeri. Sistem, ki je pripet na vrtiljak, je pospešenneinercialen, saj se vrti. V tem opazovalnem sistemu se košček ledu giblje po spirali in ne premo enakomerno, kar lahko pojasnimo z ”delovanjem” Coriolisove sile. Zdi se, da košček ledu ”zasleduje” navidezno gibajočega se rdečega opazovalca; do roba vrtiljaka pride tam, kjer je trenutno rdeči opazovalec.

Z drsnikom lahko spreminjaš radialno hitrost koščka ledu u. Primerjaš lahko sledi, ki jih pusti košček ledu pri različnih hitrostih. Pike sledi nastanejo v enakomernih časovnih presledkih. Hitrost določa razdalja med dvema sosednjima pikama.
Z drsnikom lahko spreminjaš tudi kotno hitrost ω, s katero se vrti vrtiljak. Primerjaš lahko sledi, ki jih pusti košček ledu pri različnih kotnih hitrostih vrtiljaka.

Simon Turk, julij 2010