Продукти, съдържащи палмово масло. Какво е палмово масло и как влияе на човешкото тяло?
Когато тялото се движи спрямо въртяща се отправна система, с изключение на центробежна сила, се появява друга сила, т.нар Кориолисова сила.
Нека да разгледаме Фиг. 5. Маса на топката мсе движи праволинейно със скорост от центъра към ръба на диска. Ако дискът е неподвижен, тогава топката удря точката Ми ако дискът се върти с постоянна ъглова скорост ω, тогава топката удря точката н. Това се дължи на факта, че силата на Кориолис действа върху топката.
Фиг.5
Появата на силата на Кориолис може да бъде открита, ако разгледаме примера на топка върху спица на въртящ се диск, но без пружина. За да накарате топката да се движи с определена скорост по протежение на спицата, е необходима странична сила. Топката се върти заедно с диска с постоянна ъглова скорост w, така че нейният ъглов момент е равен на:
Ако топката се движи по спицата с постоянна скорост, тогава с промяната ъгловият момент на топката ще се промени. А това означава, че върху тяло, движещо се във въртяща се система, трябва да действа определен момент на сила, който според основното уравнение на динамиката въртеливо движениеравно на
За да принудите топката да се движи по въртящ се диск по радиална права линия със скорост, е необходимо да приложите странична сила
насочени перпендикулярно. Спрямо въртящата се система (диск) топката се движи с постоянна скорост.
Това може да се обясни с факта, че силата се балансира от инерционната сила, приложена към топката, перпендикулярна на скоростта (фиг. 6). Силата е инерционната сила на Кориолис. Определя се от израза
Фиг.6
Като се вземе предвид посоката, силата на Кориолис може да бъде представена като
Силата на Кориолис винаги е перпендикулярна на скоростта на тялото. Във въртяща се референтна система при = 0 тази сила отсъства. По този начин инерционната сила на Кориолис възниква само когато референтната рамка се върти и тялото се движи спрямо тази рамка. Действието на силата на Кориолис обяснява редица ефекти, наблюдавани на повърхността на Земята, например въртене на равнината на трептене на махалото на Фуко спрямо Земята, отклонение на изток от отвеса на свободно падащи тела, размиване на десния бряг на реките в северното полукълбо и левия бряг в южното, неравномерно износване на релсите по време на двурелсов трафик.
Начало на формата
Кориолисова сила
Уникалността на света на въртящите се системи не се ограничава до съществуването на радиални гравитационни сили. Нека се запознаем с още един интересен ефект, чиято теория е дадена през 1835 г. от французина Кориолис.
Нека си зададем следния въпрос: как изглежда праволинейното движение от гледна точка на въртяща се лаборатория? Планът на такава лаборатория е показан на фиг. 26. Линия, минаваща през центъра, показва праволинейната траектория на тялото. Разглеждаме случая, когато пътят на тялото минава през центъра на въртене на нашата лаборатория. Дискът, върху който е разположена лабораторията, се върти равномерно; Фигурата показва пет лабораторни позиции по отношение на траектория по права линия. Ето как изглежда взаимното разположение на лабораторията и траекторията на тялото през едно, две, три и т.н. секунди. Лабораторията, както можете да видите, се върти обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа отгоре.
На линията на пътя има стрелки, съответстващи на сегментите, през които тялото преминава за един, два, три и т.н. секунди. За всяка секунда тялото изминава същото разстояние, тъй като ние говорим заотносно униформата и право движение(от гледна точка на неподвижен наблюдател).
Представете си, че движещото се тяло е прясно боядисана топка, търкаляща се върху диск. Каква следа ще остане върху диска? Нашата конструкция дава отговор на този въпрос. Точките, отбелязани с краищата на стрелките от пет чертежа, се пренасят в един чертеж. Остава само да свържете тези точки с гладка крива. Резултатът от конструкцията няма да ни изненада: праволинейното и равномерно движение изглежда криволинейно от гледна точка на въртящ се наблюдател. Следното правило привлича вниманието: движещо се тяло се отклонява изцяло надясно по посока на движението. Да приемем, че дискът се върти по посока на часовниковата стрелка и оставим читателя да повтори конструкцията. Той ще покаже, че в този случай движещото се тяло, от гледна точка на въртящ се наблюдател, се отклонява наляво по посока на движението.
Знаем, че във въртящите се системи се появява центробежна сила. Действието му обаче не може да причини кривина на пътя - в края на краищата той е насочен по радиуса. Това означава, че в въртящите се системи, в допълнение към центробежната сила, възниква допълнителна сила. Тя се нарича сила на Кориолис.
Защо в предишните примери не срещнахме силата на Кориолис и се справихме добре с центробежната сила? Причината е, че все още не сме разгледали движението на телата от гледна точка на въртящ се наблюдател. И силата на Кориолис се появява само в този случай. Върху телата, които са в покой във въртяща се система, действа само центробежна сила. Масата на въртящата се лаборатория е завинтена към пода - върху нея действа една единствена центробежна сила. А върху топка, паднала от масата и търкулнала се по пода на въртяща се лаборатория, освен центробежната сила действа и силата на Кориолис.
От какви величини зависи силата на Кориолис? Може да се изчисли, но изчисленията са твърде сложни, за да бъдат представени тук. Затова ще опишем само резултата от изчисленията.
За разлика от центробежната сила, чиято стойност зависи от разстоянието до оста на въртене, силата на Кориолис не зависи от положението на тялото. Големината му се определя от скоростта на движение на тялото и не само от големината на скоростта, но и от нейната посока спрямо оста на въртене. Ако тялото се движи по оста на въртене, тогава силата на Кориолис е нула. Колкото по-голям е ъгълът между вектора на скоростта и оста на въртене, толкова по-голяма е силата на Кориолис; Силата ще придобие максималната си стойност, когато тялото се движи под прав ъгъл спрямо оста.
Както знаем, векторът на скоростта винаги може да бъде разложен на всякакви компоненти и отделно да разгледаме две възникващи движения, в които тялото участва едновременно.
Ако разложим скоростта на едно тяло на неговите компоненти
– успоредно и перпендикулярно на оста на въртене, тогава първото движение няма да бъде подчинено на силата на Кориолис. Стойност на силата на Кориолис Е k ще се определя от компонента на скоростта
Изчисленията водят до формулата
Тук м– телесно тегло и н– броят на оборотите, направени от въртяща се система за единица време. Както се вижда от формулата, силата на Кориолис е по-голяма, колкото по-бързо се върти системата и колкото по-бързо се движи тялото.
Изчисленията също установяват посоката на силата на Кориолис. Тази сила винаги е перпендикулярна на оста на въртене и на посоката на движение. В този случай, както бе споменато по-горе, силата е насочена надясно по посока на движение в система, въртяща се обратно на часовниковата стрелка.
Действието на силата на Кориолис обяснява много интересни явления, случващи се на Земята. Земята е сфера, а не диск. Следователно проявите на силите на Кориолис са по-сложни.
Тези сили ще повлияят както на движението земната повърхност, и когато телата падат на Земята.
Тялото пада ли строго вертикално? Не точно. Само на полюса тялото пада строго вертикално. Посоката на движение и оста на въртене на Земята съвпадат, така че няма сила на Кориолис. Ситуацията е различна на екватора; тук посоката на движение е под прав ъгъл спрямо земната ос. Погледнато отвън Северен полюс, тогава въртенето на Земята ще ни изглежда обратно на часовниковата стрелка. Това означава, че свободно падащо тяло трябва да се отклони надясно по посоката на движение, т.е. на Изток. Големината на източното отклонение, най-голямо на екватора, намалява до нула при приближаване към полюсите.
Нека изчислим размера на отклонението на екватора. Тъй като свободно падащо тяло се движи с равномерно ускорение, силата на Кориолис се увеличава, когато се приближава до земята. Затова ще се ограничим до приблизителни изчисления. Ако тялото падне от височина, да речем, 80 m, тогава падането продължава около 4 s (според формулата T= sqrt(2 ч/ж)). Средната скоростпри падане тя ще бъде равна на 20 m/s.
Ще заместим тази стойност на скоростта във формулата за ускорение на Кориолис 4? nv. Значение н= 1 оборот за 24 часа ще бъде преобразуван в обороти в секунда. В 24 часа има 24·3600 секунди, което означава не равно на 1/86400 r/s и следователно ускорението, създадено от силата на Кориолис, е равно на?/1080 m/s 2. Пътят, изминат с такова ускорение за 4 s, е равен на (1/2)·(?/1080)·4 2 = 2,3 см. Това е стойността на източното отклонение за нашия пример. Точно изчисление, като се вземат предвид неравностите на падането, дава малко по-различна цифра - 3,1 cm.
Ако отклонението на тялото при свободно падане е максимално на екватора и равно на нула на полюсите, тогава ще наблюдаваме обратна картина при отклонение под въздействието на силата на Кориолис на тяло, движещо се в хоризонтална равнина.
Хоризонталната платформа на северния или южния полюс не се различава от въртящия се диск, с който започнахме нашето изследване на силата на Кориолис. Тяло, движещо се по такава платформа, ще бъде отклонено от силата на Кориолис надясно, когато се движи на северния полюс, и наляво, когато се движи на южния полюс. Читателят може лесно да изчисли, като използва същата формула за ускорението на Кориолис, че куршум, изстрелян от пистолет с начална скорост от 500 m/s, ще се отклони от целта в хоризонталната равнина за една секунда (т.е. по път от 500 m) с отсечка, равна на 3,5 cm.
Но защо отклонението в хоризонталната равнина на екватора трябва да е нула? Без строги доказателства е ясно, че това трябва да е така. На северния полюс тялото се отклонява надясно в движение, на южния - наляво, което означава, че е по средата между полюсите, т.е. на екватора отклонението ще бъде нула.
Да си припомним опита с махалото на Фуко. Махалото, трептящо на полюс, поддържа равнината на своите трептения. Земята, въртейки се, се отдалечава от махалото. Това е обяснението, дадено на опита на Фуко от звездния наблюдател. И наблюдател, въртящ се със земното кълбо, ще обясни това преживяване със силата на Кориолис. Действително силата на Кориолис е насочена перпендикулярно на земната ос и перпендикулярно на посоката на движение на махалото; с други думи, силата е перпендикулярна на равнината на трептене на махалото и непрекъснато ще върти тази равнина. Можете да накарате края на махалото да начертае траекторията на движение. Траекторията е „розетка“, показана на фиг. 27. На тази фигура, по време на период и половина на трептене на махалото, „Земята“ се върти една четвърт от оборота. Махалото на Фуко се върти много по-бавно. На полюса равнината на трептене на махалото ще се завърти на 1/4 градуса за една минута. На северния полюс самолетът ще се върти надясно по хода на махалото, на южния полюс ще се върти наляво.
В географските ширини на централна Европа ефектът на Кориолис ще бъде малко по-слаб, отколкото на екватора. Куршумът в примера, който току-що дадохме, ще се отклони не с 3,5 см, а с 2,5 см. Махалото на Фуко ще се завърти с около 1/6 от градуса за една минута.
Трябва ли артилеристите да вземат предвид силата на Кориолис? Оръдието Берта, от което германците стреляха по Париж през Първата световна война, беше на 110 км от целта. Отклонението на Кориолис в този случай достига 1600 м. Това вече не е малка стойност.
Ако летящ снаряд бъде изпратен на голямо разстояние, без да се вземе предвид силата на Кориолис, той ще се отклони значително от курса си. Този ефект е голям не защото силата е голяма (за 10-тонен снаряд със скорост 1000 km/h силата на Кориолис ще бъде около 25 kg), а защото силата действа непрекъснато за дълго време.
Разбира се, ефектът от вятъра върху неуправляем снаряд може да бъде не по-малко значим. Корекцията на посоката, дадена от пилота, се дължи на действието на вятъра, ефекта на Кориолис и несъвършенството на самолета или самолета-снаряд.
Кои специалисти, освен летци и артилеристи, трябва да вземат предвид ефекта на Кориолис? Те включват, колкото и да е странно, железопътни работници. На железопътна линияЕдната релса под въздействието на силата на Кориолис се износва отвътре значително повече от другата. За нас е ясно коя: в северното полукълбо това ще бъде дясната релса (по посока на движението), в южното полукълбо ще бъде лявата. Само железопътните работници на екваториалните страни са лишени от караница в това отношение.
Ерозията на десния бряг в северното полукълбо се обяснява по същия начин като абразията на релсите.
Отклоненията на канала до голяма степен се свързват с действието на силата на Кориолис. Оказва се, че реките Северното полукълбоизбягвайте препятствията от дясната страна.
Известно е, че местността ниско кръвно наляганевъздушните потоци са насочени. Но защо такъв вятър се нарича циклон? В крайна сметка коренът на тази дума показва кръгово (циклично) движение.
Ето как е - в областта на ниското налягане се получава кръгово движение на въздушните маси (фиг. 28). Причината е действието на силата на Кориолис. В северното полукълбо всички въздушни потоци, които се втурват към място с ниско налягане, се отклоняват надясно в движението си. Вижте фиг. 29 - виждате, че това води до отклонение на ветровете (пасатите), духащи в двете полукълба от тропиците към екватора на запад.
Защо такава малка сила играе толкова голяма роля в движението на въздушните маси?
Това се обяснява с незначителността на силите на триене. Въздухът е лесно подвижен и малка, но постоянно действаща сила води до важни последствия.
От книгата Физика: Парадоксална механика във въпроси и отговори автор Гулия Нурбей Владимирович4. Движение и сила
От книгата Най-новата книгафакти. Том 3 [Физика, химия и технологии. История и археология. Разни] автор Кондрашов Анатолий Павлович От книгата Завръщането на магьосника автор Келер Владимир РомановичВелика сила„дреболии“ Някое копче от роклята на Леночка Казакова може да се откачи, но това няма да й попречи да бъде Леночка Казакова. Законите на науката, особено законите на физиката, не позволяват ни най-малко небрежност. Използвайки аналогия, можем да кажем, че законите
От книгата Междупланетно пътуване [Полети в открития космос и достигане до небесни тела] автор Перелман Яков ИсидоровичНай-мистериозната сила на природата Да не говорим колко малка надежда имаме някога да открием субстанция, непроницаема за гравитацията. Причината за гравитацията е неизвестна за нас: от времето на Нютон, който откри тази сила, не сме се приближили и крачка по-близо до разбирането на нейната вътрешна същност. Без
От книгата Физика на всяка крачка автор Перелман Яков ИсидоровичКонски силии работата на кон Често чуваме израза „конски сили“ и сме свикнали с него. Ето защо малко хора осъзнават, че това древно име е напълно неправилно. „Конски сили“ не е сила, а мощност и дори не конски сили. Силата е
От книгата Движение. Топлина автор Китайгородски Александър ИсааковичСилата на звука Как звукът отслабва с разстоянието? Един физик ще ви каже, че звукът се разпада „обратно на квадрата на разстоянието“. Това означава следното: за да се чуе звукът на камбана на тройно разстояние толкова силно, колкото и на едно разстояние, трябва едновременно
От книгата За младите физици [Опити и забавления] автор Перелман Яков ИсидоровичСилата е вектор Силата, подобно на скоростта, е векторна величина. В крайна сметка винаги действа в определена посока. Това означава, че силите трябва да се формират според правилата, които току-що обсъдихме.Често виждаме примери в живота, които илюстрират вектора
От книгата Кой е изобретил съвременната физика? От махалото на Галилей до квантовата гравитация автор Горелик Генадий ЕфимовичУскорение и сила Ако върху тялото не действат сили, то може да се движи само без ускорение. Напротив, действието на сила върху тялото води до ускорение и ускорението на тялото ще бъде по-голямо, колкото по-голяма е силата. Колкото по-скоро искаме да задвижим количката с товара, толкова
От книгата Как да разберем сложните закони на физиката. 100 прости и забавни експеримента за деца и техните родители автор Дмитриев Александър СтаниславовичСила и потенциална енергия по време на трептене По време на всяко трептене близо до равновесното положение върху тялото действа сила, която „иска“ да върне тялото в равновесно положение. Когато дадена точка се отдалечи от равновесното си положение, силата се забавя с приближаването на точката
От книгата Хиперпространство от Каку Мичио2. Центробежна сила Отворете чадъра, опрете края му на пода, завъртете го и хвърлете вътре топка, смачкана хартия, носна кърпичка - въобще някакъв лек и нечуплив предмет. Ще видите, че чадърът сякаш не иска да приеме подарък: топка или самата хартиена топка
От книгата на автора От книгата на автораГлава 3 Гравитацията - първата фундаментална сила От небето до земята и обратно В съвременната физика се говори за четири фундаментални сили. Първата е открита силата на гравитацията. Закон, познат на учениците универсална гравитацияопределя силата на привличане F между всякакви маси
От книгата на автора73 Сила в сантиметри, или визуално закон на Хук За експеримента ще ни трябва: балон, маркер. Законът на Хук се преподава в училище. Имаше един известен учен, който изучаваше свиваемостта на обектите и веществата и изведе своя закон. Този закон е много прост: колкото по-силни сме
От книгата на автораСила = геометрия Въпреки постоянни заболявания, Риман в крайна сметка промени преобладаващите идеи за значението на силата. От времето на Нютон учените считат силата за моментно взаимодействие на тела, отдалечени едно от друго. Физиците го нарекоха „действие на дълги разстояния“, което означаваше
Въпрос 7.Неинерциални отправни системи. Инерционни сили, концепция за принципа на еквивалентността.
Наричат се референтни системи, движещи се с ускорение спрямо инерциална референтна система неинерционни.
Инерционна силае сила, използвана за описване на движение по време на преход в неинерциални отправни системи (тоест, когато се движи с ускорение). Тази сила е равна по големина на силата, предизвикваща ускорението, но е насочена в посока, обратна на ускорението. Ето защо при ускоряване на транспорта инерционната сила дърпа пътниците назад, а при забавяне - напротив, напред.
Инерционна сила -векторна величина, числено равна на произведението на масата m на материална точка по модула на нейното ускорение и насочена противоположно на ускорението.
Има 2 основни вида инерционни сили: Сила на Кориолис и преносна сила на инерцията.Трансферната сила на инерцията се състои от 3 члена
М - транслационна сила на инерция
м 2 r - центробежна сила на инерция
М[ r] - ротационна инерционна сила
В динамиката относителното движение е движение спрямо неинерциална отправна система, за която законите на механиката на Нютон не са валидни. За да могат уравненията на относителното движение на материална точка да запазят същата форма, както в инерциалната отправна система, е необходимо силата на взаимодействие с други тела, действащи върху точката Еприкрепете прехвърлящата сила на инерцията Елента = – ма per и Кориолисова инерционна сила Екоп = – макоп, къде м- точкова маса. Тогава
ма otn = Е + Елента + Екоп
ма o tn = Е–макоп - маплатно
ма otn = F+2м[ V отн ]- mV 0 + м 2 r - м[r]
Екоп = – макоп =2м [ V отн ]-Сила на Кориолис
Елента = – маплатно = -м
м 2
r -
м[r]
-
преносима инерционна сила.
Примери.Математическо махало, разположено върху количка, движеща се с ускорение. Махалото на Любимов.
Центробежна сила на инерция- силата, с която движеща се материална точка действа върху тела (връзки), които ограничават нейната свобода на движение и я принуждават да се движи криволинейно. (или Силата, с която дадено ограничение действа върху материална точка, движеща се равномерно около кръг в референтната система, свързана с тази точка.)
F c.b.=
, R е радиусът на кривината на траекторията.
Ориз. Към понятието центробежна инерционна сила.
Центробежната сила е насочена от центъра на кривината на траекторията по нейната основна норма (при движение в кръг по радиуса от центъра на кръга).
Центробежната сила също е сила на инерцията - тя е насочена срещу центростремителната сила, която предизвиква кръгово движение.
Центробежната сила и центростремителната сила са равни по големина и противоположно насочени.
Кориолисова сила- една от инерционните сили, въведена, за да се вземе предвид влиянието на въртенето на подвижната отправна система върху относителното движение на тялото.
Когато тялото се движи спрямо въртяща се отправна система, се появява инерционна сила, наречена сила на Кориолис или инерционна сила на Кориолис. Проявата на силата на Кориолис може да се види върху диск, въртящ се около вертикална ос (фиг. 1).
На диска е отбелязана радиална права линия OA и има топка, движеща се със скорост V в посока от O към A. Ако дискът не се върти, топката ще се търкаля по начертаната права линия. Ако дискът се приведе в равномерно въртене с ъглова скорост , тогава топката ще се търкаля по кривата OB и нейната скорост V спрямо диска ще промени посоката си. Следователно, по отношение на въртящата се отправна система, топката се държи така, сякаш върху нея действа някаква сила (перпендикулярна на нейната скорост), която обаче не е причинена от взаимодействието на топката с което и да е тяло. Това е инерционна сила, наречена сила на Кориолис. Големината на тази сила е пропорционална на масата на тялото m, относителната скорост на тялото V и ъгловата скорост на въртене на системата w: Fк=2mVw.
Силата на Кориолис Fc лежи в равнината на диска: тя е перпендикулярна на векторите V и и е насочена в посоката, определена от векторния продукт: .
Силата на Кориолис като инерционна сила е насочена противоположно на ускорението на Кориолис a до:
Ако векторите V и са успоредни, тогава силата на Кориолис става нула.
Проява на силата на Кориолис:
Ерозия на десните брегове на реки, течащи на юг в северното полукълбо;
Движение на махалото на Фуко;
Наличието на допълнителен страничен натиск върху релсите и следователно тяхното неравномерно износване, което възниква при движение на влакове.
Силата на Кориолис се проявява например в работата на махалото на Фуко. Освен това, тъй като Земята се върти, силата на Кориолис се проявява в глобален мащаб. В северното полукълбо силата на Кориолис е насочена вдясно от движението, следователно десните брегове на реките в северното полукълбо са по-стръмни - те се отмиват от водата под въздействието на тази сила. В южното полукълбо се случва точно обратното. Силата на Кориолис също е отговорна за образуването на циклони и антициклони.
Принцип на еквивалентност на Айнщайн.
Полето на инерционната сила е еквивалентно на еднородното поле на гравитацията. Това твърдение представлява принципа на еквивалентността на Айнщайн.
Принципът на еквивалентност се формулира по следния начин: силата на гравитацията в своето физическо действие не се различава от силата на инерцията, която е еднаква по големина.
Принципът на Айнщайн предполага еквивалентността на инерционните и гравитационните маси в ограничена област от пространството. По ограничен начин, тъй като полето на гравитационните сили в общия случай не е еднородно (силата на взаимодействие намалява с отдалечаването на телата едно от друго).