« »

***Coriolisova síla

V neinerciálních vztažných soustavách, které rotují konstantní úhlovou rychlostí velikosti , mohou na těleso působit kromě odstředivé ještě další síly.

Kdyby Jarda slezl ze sedačky kolotoče a vydal se na procházku po rotujícím kolotoči (zde je nutné uvažovat kolotoč, který se otáčí celý i s podlážkou kolem své osy), bude na něj působit ještě další síla, která je dána nenulovou rychlostí Jardy vzhledem k rotujícímu kolotoči.

Tuto sílu lze určit pomocí vektorového součinu úhlové rychlosti a rychlosti , kterou se těleso vzhledem k rotující soustavě pohybuje: a nazývá se Coriolisova síla. Její velikost pak je , kde úhel je úhel, který svírá vektor úhlové rychlosti s vektorem rychlosti tělesa. V případě pohybu po Zemi se jedná o zeměpisnou šířku.

Pro Jardu je velikost úhlu , neboť vektor úhlové rychlosti míří ve směru osy, kolem které kolotoč rotuje a vektor Jardovy rychlosti leží v rovině kolmé na tuto osu (v rovině kolotoče).

Coriolisova síla hraje podstatnou roli na Zemi díky její rotaci kolem vlastní osy. Ale vzhledem k relativně pomalé rotaci Země a relativně malým rychlostem těles na jejím povrchu se Coriolisova síla projeví zejména u dlouhodobých pohybů. Každé těleso, které se po povrchu Země pohybuje rychlostí , je vlivem Coriolisovy síly stáčeno od svého původního směru.

Směr této síly určíme ve všech dále popsaných případech pomocí pravidla pravé ruky (viz obr. 55): síla je kolmá na směr pohybu, míří od něj vpravo a je tečnou ke kouli, která představuje Zemi. Směr této síly se liší v závislosti na směru pohybu tělesa a v závislosti na tom, na jaké polokouli Země se těleso pohybuje:

1. pohybuje-li se těleso na severní polokouli v severojižním směru, je strháváno vlivem Coriolisovy síly vpravo od svého původního pohybu;

2. pohybuje-li se těleso na jižní polokouli v severojižním směru, je strháváno vlivem Coriolisovy síly vlevo od svého původního pohybu;

3. pohybuje-li se těleso na severní polokouli směrem na východ, má Coriolisova síla směr odstředivé síly;

Těleso tak ztrácí část své tíhy - působí tedy na podložku, po níž se pohybuje (silnice, koleje, …), menší silou, než když je totéž těleso v klidu.

4. pohybuje-li se těleso na severní polokouli směrem na západ, má Coriolisova síla směr dostředivé síly;

Těleso tak získává část své tíhy navíc - na podložku, po níž se pohybuje (silnice, koleje, …), působí tedy větší silou, než když je totéž těleso v klidu.

5. překračuje-li těleso rovník v severojižním směru, je Coriolisova síla, která na toto těleso působí, nulová.

V ostatních případech má Coriolisova síla obecný směr daný pravidlem pravé ruky.

Obr. 55

V důsledku existence Coriolisovy síly dochází k řadě jevů:

1. Coriolisova síla se uplatní při střelbě na velké vzdálenosti, kdy kulka vypálená z hlavně pušky bude odkláněna od svého původního směru. Střelec s touto silou tedy musí počítat. Situaci na severním polokouli znázorňuje obr. 56, situaci na jižní polokouli pak obr. 57.

2. Na severní (resp. na jižní) polokouli dochází v důsledku existence Coriolisovy síly k většímu opotřebovávání pravých (resp. levých) kolejnic jednosměrných tratí, neboť vlak pohybující se danou rychlostí je na tuto stranu přitahován.

3. Na severní (resp. na jižní) polokouli dochází v důsledku její existence k většímu podemílání pravých (resp. levých) břehů řek. Voda proudící určitou rychlostí je opět k tomuto břehu přitahována.

4. …


Obr. 56Obr. 57

Často uváděná situace, že vlivem Coriolisovy síly se stáčí vodní vír při vypuštění umyvadla či vany, není založena jen na Coriolisově síle. Směr otáčení vodního víru je dán tvarem a skonem odpadního potrubí, tvarem a sklonem dna nádoby, z níž voda vytéká, …

Multimedialní obsah

Audio č.1 [986.2 kB] [Uložit] vznik viru [4 kB] [Uložit]