ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЗЕМЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПОСЛЕДСТВИЯ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

В вращательное движение Земли является одним , что наша планета вокруг оси исполняет Земли в западном-восточном направлении и длится приблизительно один день, в частности , 23 часа, 56 минут и 3,5 секунды.

Это движение, наряду с перемещением вокруг Солнца, является самым важным, что есть на Земле. В частности, вращательное движение очень влияет на повседневную жизнь живых существ, поскольку порождает дни и ночи.

Рисунок 1. Благодаря движению Земли одна область остается освещенной (днем), а другая - ночью. Источник: Pixabay.

Следовательно, каждый временной интервал имеет определенное количество солнечного света, которое обычно называют днем, и отсутствие солнечного света или ночи. Вращение Земли также вызывает изменения температуры, поскольку день - это период потепления, а ночь - период похолодания.

Эти обстоятельства знаменуют собой веху для всех живых существ, населяющих планету, вызывая множество адаптаций с точки зрения жизненных привычек. Согласно ему, компании установили периоды активности и отдыха в соответствии со своими обычаями и влиянием окружающей среды.

Очевидно, что светлая и темная зоны меняются по мере движения. При делении окружности на 360º, между 24 часами, до которых округляется день, оказывается, что за 1 час Земля повернулась на 15º в западно-восточном направлении.

Следовательно, если мы переместимся на запад на 15º, это будет на час раньше, а если мы поедем на восток, произойдет обратное.

Скорость вращения Земли вокруг своей оси была оценена в 1600 км / ч на экваторе с последующим уменьшением по мере приближения к полюсам, пока не прекратится только на оси вращения.

Характеристики и причины

Причина, по которой Земля вращается вокруг своей оси, кроется в истоках Солнечной системы. Возможно, Солнце прожило долгое время только после того, как гравитация сделала возможным его рождение из аморфной материи, населяющей космос. Во время своего формирования Солнце приобрело вращение, обеспечиваемое примитивным облаком материи.

Некоторая часть вещества, из которого образовалась звезда, была уплотнена вокруг Солнца с образованием планет, которые также имели свою долю углового момента исходного облака. Таким образом, все планеты (включая Землю) совершают собственное вращательное движение в направлении запад-восток, кроме Венеры и Урана, которые вращаются в противоположном направлении.

Некоторые считают, что Уран столкнулся с другой планетой такой же плотности и из-за удара изменил свою ось и направление вращения. На Венере существование газовых приливов могло объяснить, почему направление вращения медленно менялось с течением времени.

Угловой момент

Угловой момент во вращении равен моменту движения при поступлении. Для тела, вращающегося вокруг фиксированной оси, такой как Земля, его величина определяется как:

В этом уравнении L - угловой момент (кг.м ² / с), I - момент инерции (кг.м ² ), а w - угловая скорость (радиан / с).

Угловой момент сохраняется до тех пор, пока на систему не действует чистый крутящий момент. В случае образования Солнечной системы Солнце и материя, породившая планеты, рассматривается как изолированная система, на которую никакая сила не вызывала внешний крутящий момент.

Упражнение решено

Предполагая, что Земля представляет собой идеальную сферу и ведет себя как твердое тело, и используя предоставленные данные, необходимо найти ее угловой момент вращения: а) вокруг собственной оси и б) в ее поступательном движении вокруг Солнца.

Решение

а) Сначала вам нужно, чтобы момент инерции Земли считался сферой радиуса R и массы M.

Угловая скорость рассчитывается так:

Где T - период движения, который в данном случае составляет 24 часа = 86400 с, поэтому:

Угловой момент вращения вокруг собственной оси равен:

б) Что касается поступательного движения вокруг Солнца, Землю можно рассматривать как точечный объект, момент инерции которого I = MR ² _м.

В году 365 × 24 × 86400 с = 3,1536 × 10 ⁷ с, орбитальная угловая скорость Земли равна:

При этих значениях орбитальный угловой момент Земли равен:

Последствия вращательного движения

Как упоминалось выше, последовательность дней и ночей с соответствующими изменениями часов света и температуры является наиболее важным следствием вращательного движения Земли вокруг собственной оси. Однако его влияние выходит за рамки этого решающего факта:

- Вращение Земли тесно связано с формой планеты. Земля - ​​не идеальная сфера, как бильярдный шар. Когда он вращается, развиваются силы, которые деформируют его, вызывая выпуклость на экваторе и последующее сплющивание на полюсах.

- Деформация Земли вызывает небольшие колебания значения ускорения свободного падения g в разных местах. Так, например, значение g на полюсах больше, чем на экваторе.

- Вращательное движение сильно влияет на распределение морских течений и в значительной степени влияет на ветры из-за того, что массы воздуха и воды отклоняются от своей траектории как по часовой стрелке (северное полушарие), так и в обратном направлении (южное полушарие).

- Часовые пояса были созданы для того, чтобы регулировать течение времени в каждом месте, так как различные области Земли освещаются солнцем или затемняются.

Эффект Кориолиса

Эффект Кориолиса - следствие вращения Земли. Поскольку ускорение существует при любом вращении, Земля не считается инерциальной системой отсчета, что необходимо для применения законов Ньютона.

В этом случае появляются так называемые псевдосилы, силы, происхождение которых не является физическим, например центробежная сила, которую испытывают пассажиры автомобиля, когда он делает поворот и чувствует, что они отклоняются в сторону.

Чтобы визуализировать его эффекты, рассмотрим следующий пример: на платформе два человека A и B вращаются против часовой стрелки, оба неподвижны по отношению к ней. Человек A бросает мяч человеку B, но когда мяч достигает места, где находился B, он уже переместился и мяч отклоняется на расстояние s, проходя позади B.

Рис. 2. Ускорение Кориолиса заставляет мяч отклоняться от траектории вбок.

Центробежная сила в этом случае не ответственна, она уже действует вне центра. Это сила Кориолиса, действие которой заключается в отклонении мяча в сторону. Бывает, что и A, и B имеют разные скорости движения вверх, потому что они находятся на разном расстоянии от оси вращения. Скорость B больше, и они даются:

Расчет кориолисового ускорения

Ускорение Кориолиса оказывает значительное влияние на движение воздушных масс и, таким образом, влияет на климат. Вот почему важно учитывать это при изучении движения воздушных и океанских течений.

Люди также могут испытать это, когда пытаются пройти по вращающейся платформе, например, по движущейся карусели.

Для случая, показанного на предыдущем рисунке, предположим, что сила тяжести не принимается во внимание, а движение визуализируется с помощью инерциальной системы отсчета, внешней по отношению к платформе. В этом случае движение выглядит так:

Рис. 3. Запуск мяча с инерциальной системы отсчета. Дальше следует прямолинейный путь (сила тяжести не учитывается).

Отклонение s, которое испытывает мяч от исходного положения человека B, составляет:

Но R _B - R _A = vt, тогда:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Это движение с начальной скоростью 0 и постоянным ускорением:

а _{Кориолис} = 2ω. v

Ссылки

1. Агилар, А. 2004. Общая география. Второй. Издание. Прентис Холл. 35-38.
2. Джанколи, Д. 2006. Физика: принципы с приложениями. 214-216. Прентис Холл.
3. Лоури, В. 2007. Основы геофизики. Второй. Издание. Издательство Кембриджского университета 48-61.
4. Остер, Л. 1984. Современная астрономия. Редакция Reverte. 37-52.
5. Проблемы физики реального мира. Сила Кориолиса. Получено с сайта real-world-physics-problems.com.
6. Почему вращается Земля? Получено с: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Эффект Кориолиса. Получено с: es.wikipedia.org.