Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел.

При решении большинства технических задач мы считаем си­стему отсчета, связанную с Землей, неподвижной (инерциальной). Тем самым мы не учитываем суточное вращение Земли и ее движение по орбите вокруг Солнца. Таким образом, считая систему отсчета, связанную с Землей, инерциальной, мы по существу прене­брегаем ее суточным вращением вместе с Землей по отноше­нию к звездам. Это вращение происходит со скоростью: 1 оборот за 23 часа 56 минут 4 секунды, т. е. с угловой скоростью

Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru .

Исследуем, как сказывается такое довольно медленное вращение на равновесии и движении тел.

1. Относительный покой на поверхности Земли. Сила тяжести. Рассмотрим материальную точку, лежащую на неподвижной относительно Земли гладкой «горизонтальной» плоскости (рис.13). Условие ее равновесия по отношению к Земле состоит в том, что Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , где Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru - сила притяжения Земли, Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru - реакция плоскости, Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru -переносная сила инерции. Так как Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , то сила Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru имеет только нормальную составляющую, направленную перпендикулярно к оси вра­щения Земли. Сложим силы Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru и введем обозначение

Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru .

Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru

Рис.13

Тогда на точку М будут действовать две силы Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru и Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , уравно­вешивающие друг друга. Сила Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru и представляет собою ту силу, ко­торую мы называем силой тяжести.

На­правление силы Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru будет направлением верти­кали в данном пункте поверхности, а плоскость, перпендикулярнаяк Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru и будет горизонтальной плоскостью. По модулю Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru (r - расстояние точки М от земной оси) и величина малая по сравнению с Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , так как величина Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru очень мала. Направление силы Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru мало отличается от направления Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru .

При взвешивании тел мы определяем силу Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , т.к. именно с такой силой тело давит на тело весов. То есть, вводя в уравнения равновесия силу тяжести Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , мы вводим в них и силу Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru , т.е. фак­тически учитываем влияние вращения Земли.

Поэтому при состав­лении уравнений равновесия тел по отношению к Земле ника­ких поправок на вращение Земли вводить не надо. В этом смысле равновесие по отношению к Земле можно считать абсолютным.

а) Движение по земной поверхности. При движении точки по меридиану в северном полушарии с севера на юг кориолисово ускорение Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru направлено на восток, а сила Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru - на запад. При движении с юга на север сила Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru будет, очевидно, направлена на восток. В обоих случаях, как мы видим, эта сила будет отклонять точку вправо от направления ее движения. Если точка движется по параллели на восток, то ускорение Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru будет направлено вдоль радиуса МС параллели (рис.14), а сила Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru в противоположную сторону. Вертикальная составляющая этой силы (вдоль ОМ) будет несколько изменять вес тела, а горизонтальная составляю­щая будет направлена к югу и будет отклонять точку тоже вправо от на­правления движения. Аналогичный ре­зультат получим при движении по па­раллели на запад.

Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел. - student2.ru

Рис.14

Отсюда заключаем, что в север­ном полушарии тело, движущееся вдоль земной поверхности по любо­му направлению будет вследствие вращения Земли отклоняться вправо от направления движения. В южном полушарии отклонение будет происхо­дить влево.

Этим обстоятельством объясняется то, что реки, текущие в северном по­лушарии, подмывают правый берег (закон Бэра). В этом же при­чина отклонений ветров постоянного направления (пассаты) и мор­ских течений.

Наши рекомендации