在地球的旋转运动是围绕在西向东方向的地轴的一个表明我们的星球执行,并持续约一天,特别是23小时56分钟,3.5秒。
这种运动以及围绕太阳的平移是地球最重要的运动。旋转运动尤其会在生物的日常生活中产生很大的影响,因为它会导致昼夜变化。
图1.由于地球的运动,一个区域(白天)保持照亮,而另一个区域则处于夜晚。资料来源:
因此,每个时间间隔都有一定量的太阳照度,通常称为白天,没有日光或夜晚。地球的自转也带来温度的变化,因为白天是变暖的时期,而夜晚是变冷的时期。
这些情况标志着这个星球上所有生物的一个里程碑,从而在生活习惯方面产生了多种适应。据此,公司已根据自己的习俗并受环境影响确定了活动和休息的时间段。
显然,明暗区域随运动发生而变化。如果将具有周长的360º划分为一天的24小时之间,结果表明,地球在1小时内向西旋转了15º。
因此,如果我们向西移动15º,则要早一个小时,而向东移动则相反。
在赤道处,地球绕其自身轴的旋转速度估计为1600 km / h,因此随着其接近两极,速度降低,直到其仅在旋转轴上抵消。
特征与原因
地球绕其轴旋转的原因在于太阳系的起源。可能只有在引力使它能够从填充宇宙的无定形物质中诞生之后,太阳才花了很长时间。太阳形成时,获得了原始物质云提供的旋转。
引起恒星的某些物质在太阳周围被压紧以形成行星,这些行星也承担了原始云的角动量的份额。这样,除维纳斯和天王星以相反的方向旋转外,所有行星(包括地球)在西方向上都有自己的旋转运动。
有些人认为天王星与另一颗密度类似的行星相撞,由于撞击,它改变了它的轴心和旋转方向。在金星上,气态潮汐的存在可以解释为什么旋转方向会随着时间的流逝缓慢地反转。
角动量
旋转时角动量等于线性动量。对于绕地球等固定轴旋转的物体,其大小由下式给出:
在该方程式中,L是角动量(kg.m 2 / s),I是惯性矩(kg.m 2),w是角速度(弧度/ s)。
只要没有净转矩作用在系统上,角动量就可以保持不变。在形成太阳系的情况下,太阳和产生行星的物质被视为一个孤立的系统,在该系统上没有力引起外部扭矩。
运动解决
假设地球是一个完美的球体,其行为类似于刚体,并使用提供的数据,则必须找到其旋转角动量:a)围绕其自身的轴,b)围绕太阳的平移运动。
解
a)首先,您需要将地球的惯性矩视为半径R和质量M的球体。
角速度的计算如下:
其中T是运动周期,在这种情况下为24小时= 86400 s,因此:
绕自身轴旋转的角动量为:
b)关于绕太阳的平移运动,可以认为地球是一个点物体,其惯性矩为I = MR 2 m
一年中有365×24×86400 s = 3.1536×10 7 s,地球的轨道角速度为:
有了这些值,地球的轨道角动量为:
旋转运动的后果
如上所述,白天和黑夜的连续变化以及它们在光照和温度的小时数上的变化,是地球绕其自身轴自转的最重要结果。但是,它的影响超出了这一决定性事实:
-地球的自转与行星的形状紧密相关。地球不是一个像台球那样的完美球体。当它旋转时,会产生使它变形的力,从而导致赤道隆起并随后在两极变平。
-地球的形变在不同地方引起重力加速度g的微小波动。因此,例如,极点处的g值大于赤道处的g值。
-旋转运动极大地影响了海流的分布,并在很大程度上影响了风,这是由于以下事实:空气和水的质量在顺时针方向(北半球)和北半球方向上均偏离其轨迹。在相反的方向(南半球)。
-已创建时区,以调节每个地方的时间流逝,因为地球的不同区域被太阳照亮或变暗。
科里奥利效应
科里奥利效应是地球自转的结果。由于加速度存在于所有自转中,因此地球不被视为惯性参考系,这是应用牛顿定律所必需的。
在这种情况下,出现所谓的伪力,其起源不是物理上的力,例如汽车乘客弯道并感觉到他们转向一侧时受到的离心力。
为了可视化其效果,请考虑以下示例:平台上有两个人A和B沿逆时针方向旋转,两个人都相对于它静止不动。人A向人B扔了一个球,但是当球到达B所在的地方时,它已经移动了并且球偏转了距离s,在B后面经过。
图2.科里奥利加速度导致球横向偏斜其路径。
在这种情况下,离心力不起作用,它已经偏离中心了。这就是科里奥利力,其作用是使球横向偏斜。由于A和B距旋转轴的距离不同,因此发生了不同的向上速度。B的速度更大,它们由下式给出:
计算科里奥利加速度
科里奥利加速度对空气团的运动有重大影响,因此会影响气候。因此,重要的是要考虑研究气流和洋流如何运动。
人们尝试在旋转的平台(例如旋转的传送带)上行走时也可以体验到它。
对于上图所示的情况,假设未考虑重力,并且从平台外部的惯性参考系统查看了运动情况。在这种情况下,运动如下所示:
图3.从惯性参考系统看到的球的发射。遵循的路径是直线的(不考虑重力)。
球与人B的原始位置之间的偏差s为:
但是R B -R A = vt,则:
s =ω。(vt)。t =ωvt 2
这是初始速度为0且加速度恒定的运动:
a 科里奥利 =2ω.v
参考文献
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