F5_ układy nieinercjalne
1
5.
ZASADY DYNAMIKI W UKŁADACH NIEINERCJALNYCH
Przyspieszenie w układzie nieinercjalnym:
0
a
a
a
i
n
−
=
F5_ układy nieinercjalne
1
5.
ZASADY DYNAMIKI W UKŁADACH NIEINERCJALNYCH
Przyspieszenie w układzie nieinercjalnym:
0
a
a
a
i
n
−
=
F5_ układy nieinercjalne
2
SIŁY W UKŁADZIE NIEINERCJALNYM
0
a
a
a
i
n
−
=
0
a
m
a
m
a
m
i
n
−
=
0
F
F
F
i
n
+
=
0
0
a
m
F
−
=
Siły bezwładności lub siły pozorne
•
nie mają związku z oddziaływaniami.
•
pojawiają się jako skutek nieinercjalności układu odniesienia
•
mogą wywierać skutki analogiczne, jak siły rzeczywiste.
F5_ układy nieinercjalne
3
SIŁY BEZWŁADNOŚCI
Siły bezwładności mogą wywierać takie same skutki, jak siły rzeczywiste.
rysunek Jujki z ‘Wstep do fizyki’,
Wróblewski, Zakrzewski
F5_ układy nieinercjalne
4
ZIEMIA JEST UKŁADEM NIEINERCJALNYM
kolorowe rysunki są z pracy
F5_ układy nieinercjalne
5
SIŁY W UKŁADZIE WIRUJĄCYM
)
'
r
(
2
'
'
×
ω
×
ω
−
×
ω
−
=
m
v
m
F
F
S
S
S
F5_ układy nieinercjalne
6
1. SIŁA ODŚRODKOWA
)
'
(
r
m
F
o
×
ω
×
ω
−
=
•
wartość:
2
2
(
)
r cos =m
R
m
r
m
ω ω
ω
θ
ω
×
×
=
•
kierunek równoległy do
R
•
zwrot od osi obrotu
F5_ układy nieinercjalne
7
SIŁA ODŚRODKOWA NA ZIEMI
r = R
Z
= 6370 km
2
2
24 3600
T
s
π
π
ω
=
=
⋅
5
1
7,3 10
s
ω
−
−
≈
⋅
ω
2
r = 0,034 ms
-2
2
(
)
r cos
O
F
m
r
m
ω ω
ω
θ
=
×
×
=
Przyspieszenie odśrodkowe na równiku
a
O
= 0,3 % g
F5_ układy nieinercjalne
8
SKUTKI SIŁY ODŚRODKOWEJ
•
ELIPSOIDALNY KSZTAŁT ZIEMI
•
PŁYWY MORSKIE
Pływy morskie (przypływy i odpływy) – powtarzające się podnoszenie i opadanie poziomu wody w
oceanie
.
Wywołuje je
zjawisko pływowe
, spowodowane przez siły
grawitacyjne
KsięŜyca
i
Słońca
(wpływ jest około
dwukrotnie mniejszy). Pewne znaczenie ma równieŜ
siła odśrodkowa
wywołana obrotem Ziemi wokół środka
cięŜkości układu Ziemia – inne ciało niebieskie.
F5_ układy nieinercjalne
9
2.
SIŁA CORIOLISA
ω
ω
×
=
×
−
=
'
'
2
2
S
S
C
v
m
v
m
F
Prędkość kątowa ma dwie składowe:
F5_ układy nieinercjalne
10
CIAŁA PORUSZAJĄCE SIĘ PIONOWO
Na ciało spadające w dół na półkuli północnej działa siła Coriolisa skierowana
na wschód, o wartości:
F
C
= 2 v
ω
sin
α
= 2 v
ω
cos
ϕ
(pozioma składowa siły odśrodkowej skierowana jest na południe).
F5_ układy nieinercjalne
11
SIŁA CORIOLISA
F5_ układy nieinercjalne
12
CIAŁA PORUSZAJĄCE SIĘ W POZIOMIE
ω
ω
×
=
×
−
=
'
'
2
2
S
S
C
v
m
v
m
F
Składowa horyzontalna
a
powoduje odchylenie
•
w prawo na półkuli północnej
•
w lewo na półkuli południowej
Dla v = 100 m/s a
c
≈
1,5
⋅
10
-2
ms
-2
około 1 % g
h
r
ω
ω
ω
+
=
θ
ω
ω
sin
=
r
Składowe przyspieszenia Coriolisa :
2 '
ch
r
a
v
ω
=
×
horyzontalna
2 '
cr
h
a
v
ω
=
×
„radialna”
F5_ układy nieinercjalne
13
KIERUNKI STAŁYCH WIATRÓW
F5_ układy nieinercjalne
14
KIERUNKI STAŁYCH WIATRÓW
F5_ układy nieinercjalne
15
HURAGANY
F5_ układy nieinercjalne
16
CYKLONY
F5_ układy nieinercjalne
17
PRĄDY OCEANICZNE
Autor: Tomasz Domański
1) Północnopacyficzny,
2) Północnorównikowy,
3) Równikowy wsteczny,
4) Południoworównikowy,
5) Kalifornijski,
6) Peruwiański,
7) Brazylijski,
8) Gwinejski,
9) Zatokowy (Golfsztrom),
10) Labradorski,
11) Północnoatlantycki,
12) Grenlandzki,
13) Kanaryjski,
14) Bengalski,
15) Dryf wiatrów zachodnich,
16) Mozambicki,
17) Somalijski,
18) Zachodnioaustralijski,
19) Wschodnioaustralijski,
20) Kuro-Siwo,
21) Oja-Siwo