ما هي قوة كوريوليس؟
قوة كوريوليس هي قوة ظاهرية (قصورية) تؤثر على الأجسام المتحركة داخل إطار مرجعي دوّار — وأشهر مثال على ذلك هو كوكب الأرض الدوّار. فهي تحرف اتجاه الهواء والماء والمقذوفات المتحركة نحو اليمين في نصف الكرة الشمالي، ونحو اليسار في نصف الكرة الجنوبي. ورغم أنها قوة وهمية (تنشأ من دوران الإطار المرجعي لا من دفعٍ فيزيائي حقيقي)، إلا أن آثارها ملموسة تمامًا: فهي تشكّل أنظمة الطقس، وتوجّه التيارات المحيطية، وتؤثر على مسارات المدفعية بعيدة المدى.
المعادلة
تعتمد هذه الحاسبة على مقدار قوة كوريوليس الأفقية:
$$F_c = 2 \cdot m \cdot v \cdot \Omega \cdot \sin(\varphi)$$
حيث تمثّل m كتلة الجسم بالكيلوغرام، وv سرعته بالمتر في الثانية، وΩ السرعة الزاوية للأرض (\(7.292\times10^{-5}\) راد/ث، أي دورة كاملة في كل يوم نجمي)، وφ خط العرض بالدرجات. ويعني العامل \(\sin(\varphi)\) أن التأثير ينعدم عند خط الاستواء (\(\varphi = 0\)) ويبلغ ذروته عند القطبين (\(\varphi = \pm 90^\circ\)).
كيفية الاستخدام
أدخل كتلة الجسم المتحرك وسرعته وخط العرض الذي يتحرك عنده. تعرض الحاسبة قوة كوريوليس بوحدة النيوتن، إلى جانب تسارع كوريوليس المستقل عن الكتلة (\(a_c = 2v\Omega\sin\varphi\)).
مثال محلول
لنأخذ جسمًا كتلته 1000 كغ يتحرك بسرعة 100 م/ث عند خط عرض 45°: بما أن \(\sin(45^\circ) \approx 0.70711\)، فإن $$F_c = 2 \times 1000 \times 100 \times 7.292\times10^{-5} \times 0.70711 \approx 10.31 \text{ نيوتن}$$ أما التسارع المقابل فيبلغ نحو \(0.01031\) م/ث² — وهو قيمة صغيرة في الثانية الواحدة، لكنه يتراكم بشكل ملحوظ على المسافات والأزمنة الطويلة.
الأسئلة الشائعة
لماذا لا تؤثر قوة كوريوليس على اتجاه دوران الماء في حوض المغسلة عند تصريفه؟ على المقاييس المنزلية، يكون تسارع كوريوليس ضئيلًا للغاية مقارنةً بالعوامل الأخرى (شكل الحوض، والحركة المتبقية للماء)، ولذلك فهو لا يحدّد اتجاه دوران الماء.
هل يعتمد التأثير على اتجاه الحركة؟ تعطي هذه الحاسبة المقدار الأفقي الأقصى. أما اتجاه الانحراف الفعلي فيكون دائمًا عموديًا على السرعة، ويعتمد المكوّن الدقيق على اتجاه التحرك؛ وهنا نستخدم المقدار الأفقي القياسي \(2mv\Omega\sin\varphi\).
ما قيمة Ω المستخدمة؟ هي السرعة الزاوية النجمية للأرض، وتساوي \(7.292\times10^{-5}\) راد/ث.
