Lực Coriolis là gì?

lực Coriolis là hiệu ứng xảy ra trong các khung quay so với các khung quán tính, được đặt theo tên của Gaspard-Gustave de Coriolis, nhà toán học và vật lý người Pháp, người đã mô tả nó vào năm 1835 thông qua lý thuyết thủy triều của Pierre-Simon Laplace.

Nó được thể hiện bằng độ lệch quỹ đạo của các vật chuyển động trong hệ quy chiếu này. Sự lệch hướng được gây ra bởi một loại lực quán tính, được gọi là lực Coriolis.

Lịch sử của lực lượng Coriolis

lực Coriolis được đặt tên theo người đã phát hiện và mô tả nó vào năm 1835. Tên đầy đủ của nó là Gaspard-Gustave de Coriolis.

Gió thổi do chênh lệch áp suất. Đây được gọi là lực gradient áp suất. Hãy nghĩ theo cách này: Nếu bạn bóp một quả bóng bay ở một đầu, không khí sẽ tự động đi theo con đường ít lực cản nhất và hướng tới khu vực có áp suất thấp hơn. Thả vali của bạn xuống và không khí sẽ quay trở lại khu vực bạn đã vắt (trước đó). Không khí hoạt động theo cùng một cách. Trong bầu khí quyển, các trung tâm áp suất cao và thấp bắt chước quá trình nén thủ công của ví dụ bong bóng. Sự chênh lệch giữa hai vùng khí áp càng lớn thì tốc độ gió càng cao.

Kiểm tra lực Coriolis

Thí nghiệm kiểm chứng Hiệu ứng Coriolis được tiến hành với một chậu nước được để yên, sau đó người ta đục một lỗ nhỏ ở chính giữa chậu để quan sát chuyển động của dòng xoáy, có thể nhỏ thêm vài giọt phẩm màu để tạo dễ dàng hơn Quan sát Thí nghiệm nước xoáy được thực hiện ở Sydney, thành phố của Australia, một khu vực ở Nam bán cầu.

Nó được biểu thị bằng độ lệch quỹ đạo của các vật chuyển động trong hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính. Sự lệch quỹ đạo do một loại lực quán tính gây ra, gọi là lực Coriolis.

Ví dụ về lực Coriolis

Nếu một phần của Bắc bán cầu bắt đầu thổi về phía Bắc Cực, điều đó có nghĩa là gió đang di chuyển về phía các vĩ độ với tốc độ dài hạn thấp hơn tốc độ đó.

Do đó, gió thổi ở các vùng phía bắc không phải theo hướng bắc mà theo hướng tây bắc. Càng xa điểm xuất phát, thành phần “đông” càng lớn. Đối với một người quan sát trên mặt đất, hiện tượng này xuất hiện như thể một lực đang tác động từ tây sang đông. Lực lượng này là lực Coriolis.

Điều gì gây ra lực lượng Coriolis?

Nguyên nhân ra đời lực Coriolis là Trái đất quay trên trục của nó từ tây sang đông. Do Trái đất tự quay quanh trục của nó nên mọi vật thể chuyển động trên Trái đất đều chịu tác dụng của lực gây ra chuyển động ban đầu và lực do Trái đất tự quay từ tây sang đông.

Do đó, các vật thể chuyển động trên bề mặt Trái đất sẽ lệch khỏi phương hướng ban đầu (vì chúng phải duy trì chuyển động đúng hướng theo quán tính). Lực làm lệch hướng đó gọi là lực Coriolis.

Công thức lực Coriolis

lực Coriolis được xác định bởi công thức sau:

Trong đó

• m: khối lượng của vật
• v: vận tốc của vật
• ω: vận tốc góc của hệ
• vectơ vx vectơ ω: tích có hướng của vectơ vận tốc v và vectơ vận tốc ω của hệ.

Hiệu ứng Coriolis trong khí tượng học và hải dương học

Giống như việc đặt một viên bi vào một bánh răng đang chuyển động, quỹ đạo của nó sẽ thay đổi tùy thuộc vào tốc độ của viên bi. Vì vậy, chúng ta có thể giả định rằng tốc độ quay của bánh răng là không đổi. Cũng giống như tốc độ quay của Trái đất, nó sẽ không thay đổi.

Vì lý do này, độ lệch và cách phát âm quỹ đạo của các vật thể trên bề mặt trái đất sẽ được xác định bởi tốc độ. Hãy cho chúng tôi thấy tầm quan trọng của chúng trong lĩnh vực khí tượng học và hải dương học.

Khi một khối không khí hoặc khối nước di chuyển, chúng sẽ đi theo các kinh tuyến trên trái đất. Do đó, tốc độ của nó bị thay đổi cũng như quỹ đạo của nó bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis.

Hiệu ứng này cho chúng ta biết rằng bất cứ khi nào có sự quay, các xoáy sẽ xoay theo hình dạng được mô tả. Điều này xảy ra với các cơn bão và chất chống đông trên mọi hành tinh, không chỉ của chúng ta. Ngoại trừ điều này, lực Coriolis nó cũng xảy ra với sự quay của mặt trời và các vì sao.

Hiệu ứng này xuất hiện mạnh hơn ở xích đạo, bởi vì đó là khu vực có vận tốc bề mặt lớn hơn. Ở cực thì chậm hơn. Điều này là do ở xích đạo, khoảng cách từ tâm Trái đất lớn hơn.

Vì sao bão quay ngược hướng?

Các lưu vực có hình dạng đẹp hơn, chẳng hạn như lưu vực Bắc Đại Tây Dương và lưu vực Nam Đại Tây Dương, giúp chuyển hướng các dòng hải lưu. Nó lệch về bên phải ở bắc bán cầu và lệch trái ở nam bán cầu. Đối với gió cũng vậy.

Mặt khác, một cơn bão quay theo hướng ngược lại do hiệu ứng Coriolis. Những cơn bão này có thể được đo bằng nhiều km và có các cực của chúng ở các bán cầu khác nhau. Khi điều này xảy ra, chúng quay ngược chiều nhau ở mỗi bán cầu vì mỗi đầu có tốc độ khác nhau khi Trái đất quay, do đó cơn bão kết thúc theo hình xoắn ốc.