اثر کوریولیس
From Wikipedia, the free encyclopedia
نیروی کوریولیس یا اثر کوریولیس (به انگلیسی: Coriolis effect) یک شبه نیرو[1] است که باعث انحراف اجسام در حال حرکت به بیرون از راستای خط راست، از دید یک ناظر درون یک دستگاه مرجع چرخان است.[2] تأثیرات این نیرو را میتوان به وضوح در تعیین جهت جریانات جبهههای آب و هوایی سیارات دید. این اثر توسط گاسپار گوستاو کوریولیس مهندس و ریاضیدان فرانسوی در قرن ۱۹ میلادی کشف شد.
#کوریولیس
این نیرو را با عبارت زیر میتوان بیان کرد:
در فیزیک، اثر نیروی کوریولیس یک انحراف مشهود حرکت اشیا، هنگامی که اشیا در یک محور مختصات چرخش قرار دارد، میباشد. برای مثال، دو بچه را در دو سمت مخالف یک چرخ فلک گردان در نظر بگیرید، که دو توپ نیز در اطراف آن متصل بوده و میچرخند. از دید کودکان، مسیر توپ از پهلو به صورت منحنی درآمده و به وسیله نیروی کوریولیس انحنا پیدا کردهاست. از دید سه بعدی انحراف با چرخش پاد ساعتگرد چرخ و فلک، به سمت راست است. (مشاهده از بالا) و در صورت چرخش ساعتگرد چرخ و فلک، انحراف به سمت چپ است.
قوانین حرکت نیوتن حرکت شی در یک دستگاه مرجع لخت را توصیف میکند. هنگامی که قوانین نیوتن به مختصات چرخشی تعمیم داده میشود، نیروی کوریولیس و نیروی گریز از مرکز ظاهر میشود. اگر سرعت چرخش محور مختصات ثابت نباشد، نیروی اویلر مشاهده میشود. تمام سه نیرو متناسب با جرم جسم میباشد. نیروی کوریولیس متناسب با سرعت چرخش و توان دوم نیروی گریز از مرکز میباشد. نیروی کوریولیس در جهت عمودی با محور چرخشی و با سرعت جسم در محور مختصات چرخش متناسب میباشد. نیروی گریز از مرکز به سمت خارج در جهت چرخش حرکت میکند و با فاصله جسم از محور مختصات چرخشی نیز متناسب میباشد. این نیروها در مجموع نیروهای اینرسی، شبه نیروها یا نیروهای موهوم نامگذاری میشوند.[3] این نیروها در واقع امکان اجرای قوانین نیوتن در سیستمهای دوار را به وجود میآورند. در واقع اینها عوامل اصلاح کنندهای هستند که در سیستمهای غیر شتابدار یا دستگاههای مرجع لخت وجود ندارند.
معادلات مربوط به نیروی کوریولیس در سال ۱۸۳۵ توسط یک دانشمند فرانسوی به نام گاسپارد گوستاو کوریولیس در ارتباط با هیدرو دینامیک و همچنین در معادلات جزرومدی پیرسیمون لاپلاس در ۱۷۷۸، منتشر شد. به تازگی در قرن بیستم، معادلات نیروی کوریولیس در زمینه هواشناسی مورد استفاده قرار گرفتند.
شاید معمولترین دستگاه مختصات محور چرخشی زمین باشد. حرکت اشیا در سطح زمین باشد. حرکت اشیا در سطح زمین نیروی کوریولیس را ناشی میشوند که در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ متمایل شده و به نظر میرسند. در واقع در استوا، حرکت به سمت غرب یا شرق بروی خط استوا باقی میماند. حرکت اولیه یک پاندول در هر جهت منجر به حرکت در یک مسیر دایرهای میشود. حرکت هوا در جو و آب در اقیانوس نمونههای مشهودی این رفتار هستند. همانند جریان مستقیم از محیط پرفشار به کم فشار، همچنین در یک زمین غیر چرخنده، بادها و روند جریانشان، در شمال خط استوا به سمت راست و در جهت جنوب خط استوا به سمت چپ جریان مییابند. این اثر برای چرخش چرخندهای بزرگ جوابگوست.