Качественная картина движения точки по земной поверхности

 

Для учета вращения системы осей, связанных с Землей, надо к действующим на точку силам прибавить и . Но сила инерции переносная входит в силу тяжести и учитывается введением в уравнения движения этой силы.

Следовательно, когда мы считаем оси, связанные с Землей, неподвижными, мы фактически пренебрегаем учетом только кориолисовой силы инерции

.

Здесь -угловая скорость Земли; - угол

между относительной скоростью точки и земной осью ()

для =700 м/с

 

Этот элементарный расчет показывает, что максимальная сила Кориолиса () при скорости =700 м/с составляет только один процент от силы P. Поэтому в большинстве инженерных расчетов систему координат, связанную с Землей, можно считать инерциальной. Рассмотрим, в чем качественно сказывается влияние вращения Земли на движение тел.

А) Пусть точка движется по земной поверхности в северном полушарии вдоль меридиана с севера на юг. В этом случае ускорение Кориолиса направлено на восток (легко определить по правилу Жуковского), а - на запад.

Б) Если точка движется по параллели на восток, то ускорение будет направлено вдоль радиуса МС параллели, а сила - в противоположную сторону. Представим в виде двух составляющих и (рис. 4 а, б)

 

а б

Рис. 4

Составляющая будет несколько изменять вес тела, а составляющая будет направлена к югу и отклонит точку М вправо от направления движения.

Вывод. В северном полушарии точка, движущаяся вдоль земной поверхности по любому направлению, будет вследствие вращения Земли отклоняться вправо от направления движения.

В южном полушарии отклонение будет происходить влево.

По этой причине мы наблюдаем следующие весьма интересные явления:

1. У всех двухколейных дорог в северном полушарии сильнее изнашивается правый рельс.

2. У рек в северном полушарии правый берег бывает более крутым (закон Бора)

3. Ветры постоянного направления (пассаты), дующие в некоторых частях северного полушария, отклоняются вправо, если смотреть по направлению ветра.

Все перечисленные явления легко объяснить, если учесть, что на точку, находящуюся в неинерциальной системе координат, силы инерции оказывают реальное действие, так как они входят в уравнение ее движения. Так, например, размыв правых берегов рек в северном полушарии можно объяснить тем, что силы инерции Кориолиса, направленные вправо по направлению движения, прижимают частицы воды к правому берегу, размывая его.