Что такое эффект Кориолиса?
Эффект Кориолиса — это видимое отклонение движущихся тел, которое наблюдается во вращающейся системе отсчёта, например на поверхности Земли. Именно из-за него закручиваются масштабные атмосферные вихри, отклоняются океанические течения и снаряды, летящие на большие расстояния. Этот калькулятор определяет величину силы Кориолиса, действующей на движущуюся массу, исходя из её массы, скорости, широты и угловой скорости вращающегося тела.
Как пользоваться калькулятором
Введите массу объекта в килограммах, его скорость в метрах в секунду и широту в градусах (положительная — для Северного полушария, отрицательная — для Южного). По умолчанию угловая скорость Ω задана для Земли и равна примерно \(7{,}292\times10^{-5}\ \text{рад/с}\) — измените её, если рассматриваете другое вращающееся тело, например Марс или вращающуюся платформу. Калькулятор выдаёт силу Кориолиса в ньютонах, соответствующее ускорение и синус использованной широты.
Разбор формулы
Модуль силы Кориолиса вычисляется как $$F_c = 2 \cdot m \cdot v \cdot \Omega \cdot \sin\!\left(\varphi\right)$$ где m — масса, v — скорость, Ω — угловая скорость, φ — широта. Перед вычислением синуса широта переводится в радианы. Множитель \(\sin(\varphi)\) объясняет, почему горизонтальный эффект Кориолиса максимален на полюсах (\(\sin 90^\circ = 1\)) и равен нулю на экваторе (\(\sin 0^\circ = 0\)). Разделив силу на массу, получаем ускорение \(a_c = 2v\Omega\cdot\sin(\varphi)\), которое не зависит от массы тела.
Пример расчёта
Тело массой 10 кг движется со скоростью 100 м/с на широте 45° на Земле (\(\Omega = 7{,}292\times10^{-5}\ \text{рад/с}\)). \(\sin(45^\circ) \approx 0{,}70711\). $$F = 2 \times 10 \times 100 \times 0{,}00007292 \times 0{,}70711 \approx 0{,}10312\ \text{Н}$$ Ускорение составляет \(0{,}010312\ \text{м/с}^2\).
Часто задаваемые вопросы
Почему на экваторе сила равна нулю? Поскольку \(\sin(0^\circ) = 0\), горизонтальная сила Кориолиса на экваторе обращается в ноль.
Важно ли направление? Калькулятор выдаёт только величину силы; в Северном полушарии отклонение происходит вправо от направления движения, а в Южном — влево.
Какое значение Ω использовать для Земли? Земля совершает один оборот за звёздные сутки, что даёт \(\Omega \approx 7{,}292\times10^{-5}\ \text{рад/с}\) — это значение задано по умолчанию.
