Что такое сила Кориолиса?
Сила Кориолиса — это кажущаяся (инерционная) сила, которая действует на тела, движущиеся во вращающейся системе отсчёта. Самый знакомый пример такой системы — вращающаяся Земля. Эта сила отклоняет движущийся воздух, воду и снаряды вправо в Северном полушарии и влево — в Южном. Хотя сила Кориолиса считается фиктивной (она возникает из-за вращения системы отсчёта, а не из-за реального физического толчка), её последствия вполне ощутимы: именно она формирует погодные системы, океанические течения и траектории артиллерийских снарядов на больших дистанциях.
Формула
В калькуляторе используется модуль горизонтальной силы Кориолиса:
$$F_c = 2 \cdot m \cdot v \cdot \Omega \cdot \sin\!\left(\varphi\right)$$
где m — масса тела в килограммах, v — его скорость в метрах в секунду, Ω — угловая скорость вращения Земли (\(7{,}292\times10^{-5}\) рад/с, что соответствует одному обороту за звёздные сутки), а φ — широта в градусах. Множитель \(\sin(\varphi)\) означает, что на экваторе (\(\varphi = 0\)) эффект обращается в ноль, а на полюсах (\(\varphi = \pm90^\circ\)) достигает максимума.
Как пользоваться
Введите массу движущегося тела, его скорость и широту, на которой происходит движение. Калькулятор выдаст силу Кориолиса в ньютонах, а также не зависящее от массы кориолисово ускорение (\(a_c = 2v\Omega\sin\varphi\)).
Пример расчёта
Тело массой 1000 кг движется со скоростью 100 м/с на широте 45°: \(\sin(45^\circ) \approx 0{,}70711\), поэтому $$F_c = 2 \times 1000 \times 100 \times 7{,}292\times10^{-5} \times 0{,}70711 \approx 10{,}31\ \text{Н}.$$ Соответствующее ускорение составляет около \(0{,}01031\ \text{м/с}^2\) — мало за одну секунду, но на больших расстояниях и за длительное время оно накапливается весьма заметно.
Частые вопросы
Почему сила Кориолиса не влияет на воронку в раковине? В бытовых масштабах кориолисово ускорение ничтожно мало по сравнению с другими факторами (форма раковины, остаточное движение воды), поэтому оно не определяет направление закручивания воды при сливе.
Зависит ли сила от направления движения? Этот калькулятор даёт максимальный модуль горизонтальной составляющей. Реальное направление отклонения всегда перпендикулярно скорости, а точная величина составляющей зависит от курса движения; здесь используется стандартный горизонтальный модуль \(2mv\Omega\sin\varphi\).
Какое значение Ω используется? Звёздная угловая скорость вращения Земли — \(7{,}292\times10^{-5}\) рад/с.
