Sentrifugale krag vs Coriolis Force: 3 belangrike feite

Beide sentrifugale krag en Coriolis Force verskyn as fiktiewe of pseudo kragte deur 'n versnellende verwysingsraamwerk as 'n traagheid te behandel.

Sentrifugale krag en Coriolis-krag ontstaan ​​wanneer Newton se bewegingswette op 'n roterende verwysingsraamwerk eerder as 'n traagheidsraamwerk toegepas word. Die relatiewe kragte is eweredig aan die massas groot voorwerpe wanneer dit toegepas word. Maar daar is baie maniere wat hulle in verskillende aspekte onderskei. Kom ons kyk na 'n paar voorbeelde van Sentrifugale Force vs Coriolis Force.

Sentrifugale krag vs Coriolis Force

Verskille tussen sentrifugale krag en coriolis krag

Beide sentrifugale krag en Coriolis Force is pseudo kragte, maar hulle verskil in die manier waarop hulle gekonseptualiseer word.

VerskilleSentrifugale kragCoriolis Force
RigtingDie Sentrifugale Krag is radiaal na buite gerig vanaf die liggaam in 'n roterende verwysingsraamwerk.Die Coriolis-krag tree ortogonaal op met die rotasie-as en die snelheidsvektor van die voorwerp.
proporsionaliteitDie sentrifugale krag is eweredig aan die kwadraat van die rotasietempo.Die Coriolis Force is eweredig aan die rotasietempo.
Die sentrifugale krag hou verband met die liggaam se afstand vanaf die roterende raam se as.Die Coriolis-krag is eweredig met die snelheidsvektor wat ortogonaal tot die rotasie-as is.

Voorbeelde van Sentrifugale Force vs Coriolis Force

Merry-go-round

Merry-go-round in die kinderpark is 'n voorbeeld waar beide die kragte ervaar kan word.

A tangensiële snelheidsvektor genereer 'n krag wat blykbaar 'n persoon na buite trek wanneer hy op die rand van 'n mallemeule staan. Dit is die Sentrifugale Krag. As 'n voorwerp stilstaan ​​ten opsigte van die Aarde-verwysingsraamwerk, maar bokant die merry-go-round begin vlieg, dan kom 'n skynbare krag in die spel, wat geneig is om dit sywaarts te lei, selfs al bly dit in 'n reguit lyn beweeg na die as van rotasie. Hierdie skynbare krag word Coriolis-krag genoem.

Rotasie van die Aarde

Ons sal nou die fiktiewe kragte bespreek wat deur die aarde se rotasie veroorsaak word, want die aarde se oppervlak is nie werklik 'n traagheidsraam nie.

Daar word algemeen waargeneem dat Coriolis Force geneig is om elke voorwerp na die regterkant toe te buig wat op die oppervlak van die Aarde in die noordelike halfrond beweeg. Hierdie selfde verskynsel veroorsaak dat die water in 'n antikloksgewyse beweging verskyn wanneer die dreinering van die water uit die bad van bo af waargeneem word. Maar rotasie van die Aarde om 'n vaste as veroorsaak dat die Sentrifugale Krag altyd radiaal uitwaarts vanaf die as optree. Dit lyk asof dit die swaartekrag by die ewenaar teenstaan, terwyl dit nul by die pole is.

Windrigting

Beweging van 'n vloeistof van een breedtegraad na 'n ander veroorsaak dat dit verskil in sy afstand vanaf die rotasie-as ervaar. Dit word vergoed deur die instandhouding van die hoekmomentum op 'n bestendige waarde deur die rotasietempo van die as te verander.

Die Coriolis Krag werk altyd teen 'n regte hoek aan die windvektor en is direk eweredig aan sy spoed. Aan die ander kant bepaal die windspoed die grootte van die Sentrifugale Krag, wat eweredig is met die wederkerige van die krommingsradius.

Laat ons die CorioIis-effek in meer besonderhede uitbrei. Om in die oostelike rigting te beweeg, veroorsaak dat die lug vinniger vloei as die spoed wat nodig is om ongeskonde te bly met die oppervlak van die Aarde. Dit beweeg ook loodreg met die rotasie-as. Die lug, wanneer dit teruggetrek word na die middel van die Aarde deur swaartekrag, veroorsaak dat dit na die ewenaar vloei.

Wanneer lug weswaarts vloei, beweeg dit stadiger as lug wat op dieselfde afstand van die rotasie-as bly en dus loodreg op die as beweeg. Die grond is egter in die pad, en die helling van die oppervlak stoot dit na die pale toe.

Kom by die Sentrifugale Krag, wanneer lug in die middel van 'n laedruksentrum gedruk word, krom dit, wat veroorsaak dat die krag na buite gerig word. Wanneer lug van 'n hoëdrukpunt weggestoot word, krom dit, wat veroorsaak dat 'n Sentrifugale krag na buite gerig word. Die Sentrifugale Krag-komponent is altyd weg van die middel van die kromming van die wind gerig.

Foucault Pendulum

Die Foucault pendulum, wat soms in die voorportaal van groot prominente geboue gesien kan word, is nog 'n voorbeeld van hoe die Coriolis Force bruikbaar is.

Sentrifugale krag vs Coriolis Force: Foucault Pendulum; Beeldbron: Nbrouard, Foucault-rotzCC BY-SA 3.0

Soos van bo gesien, draai die vlak waarin die slinger heen en weer swaai, bestendig kloksgewys. Die Coriolis Force druk die slinger na regs terwyl dit oor swaai. Op pad terug word dit eweneens na regs getrek, wat eenvoudig die slinger se vliegtuig in 'n kloksgewyse rigting draai. Die Foucault-slinger is 'n visueel skouspelagtige voorstelling van die aarde se rotasie.

Meteorologiese effekte

Die sentrifugale en Coriolis-kragte word ingestel om die voorlopige postulasie van 'n roterende verwysingsraamwerk met die aarde stilstaande te akkommodeer.

Die toepaslike Rossby-getalle in die grootskaalse dinamika van die oseane en atmosfeer bepaal hul relatiewe belangrikheid. Hoë waardes van Rossby-getal in tornado's lei tot sterker Sentrifugale Krag-komponente in hulle, met 'n baie klein hoeveelheid tot byna nie-bestaande Coriolis-effek.

Sentrifugale krag vs Coriolis Force: Laedruk oor Ysland; Beeldbron: NASA/GSFC, MODIS Rapid Response Team, Jacques Descloitres, Laedrukstelsel oor Ysland, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Die spiraalpatroon in hierdie gyres word geskep deur die defleksie wat deur die Coriolis-effek gegenereer word, al is die sirkulasie nie so sterk soos in die lug nie.

Terrestriële effekte

Die Coriolis-invloed veroorsaak dat sterk kenmerke soos straalstrome en westelike grensstrome ontstaan, waar dit aan geostrofiese balansering met drukgradiënt onderwerp word.

Baie vorme van golwe, insluitend Rossby-golwe en Kelvin-golwe, versprei in die see en atmosfeer as gevolg van Coriolis-versnelling. Die Ekman-dinamika wat in groot waterliggame soos oseane aangetref word en 'n wydverspreide watervloeipatroon daarin genoem die Sverdrup-balans, word deur die Coriolis-effek beïnvloed.

Eötvös effek

Die praktiese impak van die Coriolis-effek word bepaal deur die horisontale vektorkomponent van die horisontale bewegingsversnelling.

Dinge wat weswaarts beweeg, word afwaarts gebuig, terwyl voorwerpe wat ooswaarts beweeg, opwaarts gebuig word. Die Eötvös-effek is die naam vir hierdie verskynsel. Naby die ewenaar is hierdie deel van die Coriolis-effek die mees prominente. Die Eötvös-effekkrag analoog aan die horisontale komponent skep geen noemenswaardige impak op die hidrostatiese ewewig nie, as gevolg van druk en swaartekrag.

Sentrifugale krag vs Coriolis-krag: Wolkformasie op aarde soos gesien vanaf Apollo 17; Beeldbron: NASA/Apollo 17-span; deur óf geneem Harrison Schmitt or Ron Evans Apollo 17Die aarde gesien vanaf Apollo 17Wikimedia Commons

Winde, aan die ander kant, hou verband met klein drukafwykings van hidrostatiese ewewig in die atmosfeer. Omdat die orde van grootte van drukvariasies in die tropiese atmosfeer so klein is, het die Eötvös-effek 'n beduidende impak op drukafwykings.

Ballistiese bane

In eksterne ballistiek is die Coriolis Force nuttig om die bane van baie langafstand artillerieprojektiele te skat

Die Coriolis Force verander die trajek van 'n koeël op klein maniere, wat akkuraatheid oor groot afstande beïnvloed. Skerpskutters maak akkurate mikpunte vanaf groot afstande wat kan vergoed vir die effek van die Coriolis Force. Die kragvektor wat loodreg op die punt van oorsprong inwerk, veroorsaak lae trefslae na die weste en hoë trefkragte na die ooste, soos gesien in die Eötvös-effek in die gedeelte hierbo.

Sentrifugale krag vs Coriolis Force: Cursus seu Mundus Mathematicus (1674) van CFM Dechales; Beeldbron: Claude Francis Milliet Dechales, Dechales-Coriolis-CannonWikimedia Commons

Die kromming van missiel-, satelliet- en soortgelyke voorwerpspore wanneer dit op tweedimensionele kaarte uitgebeeld word, moet nie verwar word met die uitwerking van die Coriolis Force op ballistiese bane nie. Die Parys-geweer, wat deur die Duitsers gebruik is om Parys vanaf 'n afstand van ongeveer 120 kilometer tydens die Eerste Wêreldoorlog te bestook, is die mees bekende historiese voorbeeld.

Kwelvrae (FAQs)

Wat is sentrifugale krag?

Die effek van Sentrifugale krag het beduidende vermelding in Newtoniaanse Meganika, vir alle voorwerpe wat in 'n roterende verwysingsraam gevind word.

Sentrifugale krag werk op alle voorwerpe onder die effek van traagheid wat in 'n roterende verwysingsraamwerk waargeneem word. Hierdie kragvektor beweeg deur die oorsprong van 'n koördinaatstelsel en werk uitwaarts vanaf 'n as wat parallel is met die rotasie-as van die koördinaatstelsel. Die rigting van hierdie vektor gaan radiaal uitwaarts vanaf die rotasie-as wanneer dit deur die oorsprong gaan.

Wat is Coriolis Force?

Die eerste konseptuele bewyse van Coriolis-effek is gevind in 'n wetenskaplike tydskrifartikel uit 1835, wat deur Gaspard-Gustave de Coriolis saamgestel is, terwyl hy reeds aan die teorie van waterwiele gewerk het.

sentrifugale krag vs coriolis krag
Beeldbron: Van hierdie SVG-weergawe, Roland Geider (ogre), van die oorspronklike PNG, (Cleontuni), Coriolis effek10CC BY-SA 3.0

Enige voorwerp wat binne 'n roterende verwysingsraam beweeg ten opsigte van 'n traagheidsraam, word deur die Coriolis-krag beïnvloed. Kloksgewyse rotasie van die voorwerp veroorsaak dat hierdie kragvektor na die linkerkant van die verwysingsraamwerk rig. Die impak van hierdie krag is beduidend na die regte rigting in die antikloksgewyse rotasie. Die Coriolis-krag veroorsaak dat 'n voorwerp van sy oorspronklike pad afwyk en hierdie verskynsel word die Coriolis-effek genoem.

Is sentrifugale krag werklik?

Enige krag met 'n onbekende bron van oorsprong word as 'n fiktiewe krag beskou.

'n Voorwerp ervaar Sentrifugale krag terwyl dit onderworpe is aan 'n roterende verwysingsraamwerk, sonder dat enige eksterne krag hoegenaamd daarop werk. Dit impliseer dat Sentrifugale Krag die Centripetale Krag teenstaan, sonder enige bekende oorsaak van die oorsprong daarvan. Dit blyk dat dit op geïsoleerde voorwerpe inwerk en daarom word dit nie as werklik beskou nie.

Is Coriolis Force werklik?

Nee, Coriolis-krag is nie werklik nie, want dit is 'n pseudo-krag.

Net soos die Sentrifugale Krag, is die Coriolis net werklik solank dit verantwoordelik is vir 'n voorwerp in 'n roterende verwysingsraamwerk. Dit is 'n fiktiewe krag, indien anders waargeneem.

Waarom is Coriolis-krag nul by die ewenaar?

Geen sin van rotasie van die Aarde se oppervlak vernietig die effek van die Coriolis-faktor.

Enige voorwerp wat horisontaal op die ewenaar geplaas is en vry is om op daardie spesifieke oppervlak te beweeg, volg 'n reguit pad sonder ombuiging met betrekking tot die oppervlak van die Aarde. Daarom word geen Coriolis-effek by die ewenaar ervaar nie.

Scroll na bo