코리올리 효과란?
코리올리 효과는 지구 표면처럼 회전하는 기준계 안에서 움직이는 물체를 관측할 때 나타나는 겉보기 편향 현상입니다. 이 효과 때문에 대규모 기상 시스템과 해류, 장거리 발사체의 경로가 휘어집니다. 이 계산기는 물체의 질량, 속도, 위도, 그리고 회전체의 각속도를 바탕으로 움직이는 질량에 작용하는 코리올리 힘의 크기를 구해 줍니다.
계산기 사용법
물체의 질량을 킬로그램(kg) 단위로, 속도를 초당 미터(m/s) 단위로, 위도를 도(°) 단위로 입력하세요. 위도는 북반구는 양수, 남반구는 음수로 입력합니다. 각속도 \(\Omega\)는 지구 기준값인 약 \(7.292\times10^{-5}\ \text{rad/s}\)로 설정되어 있으며, 화성이나 회전 플랫폼 등 다른 회전체를 다룰 때는 이 값을 바꾸면 됩니다. 계산기는 코리올리 힘(뉴턴), 그에 대응하는 가속도, 그리고 사용된 위도의 사인 값을 함께 보여 줍니다.
공식 설명
코리올리 힘의 크기는 다음과 같이 표현됩니다.
$$F_c = 2 \cdot m \cdot v \cdot \Omega \cdot \sin\!\left(\varphi\right)$$여기서 \(m\)은 질량, \(v\)는 속력, \(\Omega\)는 각속도, \(\varphi\)는 위도입니다. 사인 값을 구하기 전에 위도는 라디안으로 변환됩니다. \(\sin(\varphi)\) 항이 있기 때문에 수평 방향 코리올리 효과는 극지방에서 가장 강하고(\(\sin 90° = 1\)), 적도에서는 0이 됩니다(\(\sin 0° = 0\)). 힘을 질량으로 나누면 가속도 \(a_c = 2v\Omega\cdot\sin(\varphi)\)가 되는데, 이 값은 물체의 질량과는 무관합니다.
계산 예시
지구(\(\Omega = 7.292\times10^{-5}\ \text{rad/s}\))의 위도 45° 지점에서 10 kg의 물체가 100 m/s로 움직인다고 합시다. \(\sin(45°) \approx 0.70711\) 이므로
$$F = 2 \times 10 \times 100 \times 0.00007292 \times 0.70711 \approx 0.10312\ \text{N}$$이 됩니다. 가속도는 \(0.010312\ \text{m/s}^2\) 입니다.
자주 묻는 질문
적도에서 힘이 0인 이유는? \(\sin(0°) = 0\) 이므로 적도에서는 수평 방향 코리올리 힘이 사라집니다.
방향도 중요한가요? 이 계산기는 힘의 크기만 계산합니다. 북반구에서는 운동 방향의 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 편향이 일어납니다.
지구의 \(\Omega\) 값은 무엇을 써야 하나요? 지구는 항성일마다 한 바퀴 자전하므로 \(\Omega \approx 7.292\times10^{-5}\ \text{rad/s}\) 이며, 이 값이 기본값으로 설정되어 있습니다.
