JORDENS ROTATIONSBEVÆGELSE: KARAKTERISTIKA OG KONSEKVENSER - FYSISK - 2025

Den Jordens drejebevægelse er den, som vores planet eksekverer omkring Jordens akse i øst-vest-retning og varer ca. en dag, specielt 23 timer, 56 minutter og 3,5 sekunder.

Denne bevægelse sammen med oversættelsen omkring solen er den vigtigste, Jorden har. Især er rotationsbevægelsen meget indflydelsesrig i det daglige liv for levende væsener, da det giver anledning til dage og nætter.

Figur 1. Takket være Jordens bevægelse forbliver det ene område belyst (dag), mens det andet er om natten. Kilde: Pixabay.

Derfor har hvert tidsinterval en vis mængde solbelysning, hvilket er det, der normalt kaldes dag, og fravær af sollys eller nat. Jordens rotation medfører også ændringer i temperaturen, da dagen er en periode med opvarmning, mens natten er en afkølingsperiode.

Disse omstændigheder markerer en milepæl i alle levende væsener, der befolker planeten, hvilket giver anledning til en lang række tilpasninger med hensyn til livsvaner. Ifølge det har virksomhederne fastlagt perioder med aktivitet og hvile i henhold til deres skikke og påvirket af miljøet.

Det er klart, at de lyse og mørke zoner ændres, når bevægelse finder sted. Når man deler 360º, der har en omkreds, mellem de 24 timer, som en dag afrundes, viser det sig, at jorden på 1 time har roteret 15º i en vest-østlig retning.

Derfor, hvis vi bevæger os mod vest 15º er det en time tidligere, det modsatte sker hvis vi rejser mod øst.

Jordens rotationshastighed på sin egen akse er blevet estimeret til 1600 km / t ved ækvator med det deraf følgende fald, når det nærmer sig polerne, indtil det forsvinder lige på rotationsaksen.

Egenskaber og årsager

Årsagen til at Jorden roterer rundt om sin akse ligger i solsystemets oprindelse. Solen tilbragte muligvis lang tid først efter at tyngdekraften muliggjorde sin fødsel fra det amorfe stof, der befolker rummet. Efterhånden som den dannede, solgte Solen rotationen leveret af den primitive sky af materie.

Nogle af de sager, der gav anledning til stjernen, blev komprimeret omkring solen for at skabe planeterne, som også havde deres andel af den oprindelige skys vinkelmoment. På denne måde har alle planeter (inklusive Jorden) deres egen rotationsbevægelse i den vest-østlige retning, undtagen Venus og Uranus, der roterer i den modsatte retning.

Nogle mener, at Uranus kolliderede med en anden planet med lignende densitet og på grund af påvirkningen ændrede sin akse og rotationsretning. På Venus kunne eksistensen af ​​luftige tidevand forklare, hvorfor rotationsretningen langsomt vendte over tid.

Vinkelmoment

Vinkelmoment er i rotation, hvad lineær momentum er til oversættelse. For et legeme, der roterer rundt om en fast akse som Jorden, er dens størrelse angivet af:

I denne ligning er L vinkelmomentet (kg.m ² / s), I er treghedsmomentet (kg.m ²) og w er vinkelhastigheden (radianer / s).

Vinkelmomentet bevares, så længe der ikke er et nettomoment, der virker på systemet. I tilfælde af dannelse af solsystemet betragtes solen og det stof, der gav anledning til planeterne, som et isoleret system, hvor ingen kraft forårsagede et eksternt drejningsmoment.

Træning løst

Hvis man antager, at Jorden er en perfekt sfære og opfører sig som et stift legeme og ved hjælp af de medfølgende data, skal dets vinkelmoment for rotation findes: a) omkring sin egen akse og b) i sin translationelle bevægelse omkring Solen.

Løsning

a) Først skal du have treghetsmomentet på Jorden betragtes som en sfære med radius R og masse M.

Vinkelhastigheden beregnes således:

Hvor T er bevægelsesperioden, som i dette tilfælde er 24 timer = 86400 s, derfor:

Rotationens vinkelmoment omkring sin egen akse er:

b) Med hensyn til den translationelle bevægelse omkring Solen, kan Jorden betragtes som et punktobjekt, hvis treghedsmoment er I = MR ² _m

I et år er der 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, Jordens vinkelhastighed i jorden er:

Med disse værdier er Jordens orbitalvinkelmomentum:

Konsekvenser af rotationsbevægelsen

Som nævnt ovenfor er rækkefølgen af ​​dage og nætter, med deres respektive ændringer i timer og lys og temperatur, den vigtigste konsekvens af Jordens rotationsbevægelse på sin egen akse. Dets indflydelse strækker sig imidlertid lidt ud over denne afgørende kendsgerning:

- Jordens rotation er tæt knyttet til planets form. Jorden er ikke en perfekt sfære som en billardkugle. Når den roterer, udvikles kræfter, der deformerer den, hvilket forårsager svulmning ved ækvator og efterfølgende fladning ved polerne.

- Jordens deformation giver anledning til små udsving i værdien af ​​accelerationen af ​​tyngdekraften g forskellige steder. For eksempel er værdien af ​​g større ved polerne end ved ækvator.

- Rotationsbevægelse har stor indflydelse på fordelingen af ​​havstrømme og påvirker meget vindene på grund af det faktum, at luft- og vandmasser oplever afvigelser fra deres bane både med uret (den nordlige halvkugle) og i den modsatte retning (den sydlige halvkugle).

- Tidszoner er oprettet for at regulere tidens gang hvert sted, da de forskellige områder af Jorden er oplyst af solen eller mørklagt.

Coriolis effekt

Coriolis-effekten er en konsekvens af jordens rotation. Da acceleration findes i al rotation, betragtes Jorden ikke som en inertial referenceramme, hvilket er, hvad der er nødvendigt for at anvende Newtons love.

I dette tilfælde forekommer de såkaldte pseudokræfter, kræfter, hvis oprindelse ikke er fysisk, såsom centrifugalkraften, som passagererne i en bil oplever, når den laver en kurve og føler, at de bliver omdirigeret til den ene side.

For at visualisere dens virkninger skal du overveje følgende eksempel: der er to personer A og B på en platform i rotation mod uret, begge i hvile med hensyn til den. Person A kaster en bold til person B, men når bolden når det sted, hvor B var, er den allerede bevæget, og bolden afbøjes en afstand s, der passerer bag B.

Figur 2. Coriolis-acceleration får bolden til at afbøje sin bane sideværts.

Centrifugalkraften er ikke ansvarlig i dette tilfælde, den handler allerede ud fra midten. Dette er Coriolis-kraften, hvis virkning er at aflede bolden sideværts. Det sker, at både A og B har forskellige opadgående hastigheder, fordi de er i forskellige afstande fra rotationsaksen. Hastigheden af ​​B er større, og de er givet af:

Beregning af Coriolis-acceleration

Coriolis-acceleration har betydelige effekter på bevægelsen af ​​luftmasser og påvirker dermed klimaet. Derfor er det vigtigt at tage det i betragtning for at undersøge, hvordan luftstrømme og havstrømme bevæger sig.

Folk kan også opleve det, når de prøver at gå på en platform, der roterer, såsom en bevægelig karrusel.

For tilfældet vist i den forrige figur skal du antage, at tyngdekraften ikke tages i betragtning, og bevægelsen visualiseres fra et inertialt referencesystem, eksternt til platformen. I dette tilfælde ser bevægelsen sådan ud:

Figur 3. Start af bolden set fra et inertialt referencesystem. Stien, der følger, er retlinet (tyngdekraften tages ikke med i betragtning).

Afvigelsen, som bolden oplever fra den oprindelige position for person B, er:

Men R _B - R _A = vt, så:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Det er en bevægelse med starthastighed 0 og konstant acceleration:

a _Coriolis = 2ω.v

Referencer

1. Aguilar, A. 2004. General Geography. 2nd. Edition. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fysik: Principper med applikationer. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentals of Geophysics. 2nd. Edition. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Moderne astronomi. Redaktionel Reverte. 37-52.
5. Problemer med ægte verden Fysik. Coriolis Force. Gendannes fra: real-world-physics-problems.com.
6. Hvorfor roterer Jorden? Hentet fra: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolis effekt. Gendannet fra: es.wikipedia.org.