Efecto coriolis vertical

Imagine que la Tierra es un cuerpo extenso que gira alrededor de un eje. Supongamos que lanzamos una pelota verticalmente hacia arriba. Tan pronto como la pelota sale de nuestra mano, comienza a viajar hacia arriba con cierta velocidad y también con cierta velocidad angular, igual a la de la Tierra, justo antes de ser lanzada. Sin embargo, tan pronto como la pelota sale de nuestra mano, podemos considerar que se trata de una órbita de Kepler. A medida que se mueve hacia arriba, debido a la conservación del momento angular, su velocidad angular debería disminuir a medida que aumenta la distancia. Digamos que la pelota sube a una altura h . en el suelo 0 , tenía una velocidad angular ω gramo , y en altura h tiene una velocidad angular ω h tal que ω h < ω gramo .

Como la tierra es un objeto extenso, si proyectamos las longitudes sobre la superficie de la tierra, a la altura h , tendrían exactamente la misma velocidad angular que el suelo, ya que en el movimiento circular extendido, la velocidad angular permanece igual, ya que los puntos aún completan una revolución en 1 día.

Por lo tanto, la pelota se retrasa con respecto a las longitudes a esta altura, mientras sube y vuelve a caer, ya que tiene una velocidad angular siempre menor que la del suelo.

¿Es esta la razón por la que las bolas se desvían hacia los lados cuando se lanzan hacia arriba? ¿Es este el razonamiento detrás del efecto coriolis vertical?

Sí, esta es teóricamente una de las razones detrás del efecto Coriolis. Pero a esta escala, el efecto Coriolis será muy pequeño y otros efectos, como las influencias del aire, podrían ahogar cualquier efecto Coriolis del resultado. Por lo tanto, es posible que el experimento no sea lo suficientemente sensato como para mostrar lo que está buscando.
@Steeven, así es como alguien fuera de la Tierra, en un marco de referencia inercial, trataría de explicar el efecto coriolis, ¿verdad? La gente en la Tierra, por otro lado, usaría la fuerza de coriolis ficticia
@Nakshatra Sí, lo creo.

Respuestas (1)

Si la tierra estuviera estacionaria, como la ve un observador en la tierra (un marco de referencia inercial), una pelota lanzada directamente hacia arriba subiría verticalmente y luego bajaría verticalmente debido a la fuerza de la gravedad, sin movimiento lateral. En el marco de referencia inercial, el momento angular de la pelota con respecto al centro de la tierra es cero.

Debido a la rotación de la tierra, vista por un observador en la tierra (un marco de referencia no inercial), la pelota experimenta fuerzas ficticias, una de las cuales es la fuerza de Coriolis. La fuerza de Coriolis aparece cuando un objeto tiene una velocidad en el marco de referencia giratorio, aquí la velocidad de la pelota con respecto a la tierra. La fuerza de Coriolis es − 2 metro ω → × d ∗ r → d t dónde metro es la masa del objeto (aquí, la pelota), ω → es la velocidad angular del marco de referencia giratorio, r → es la posición del objeto (en cualquier cuadro) y d ∗ r → d t es la velocidad del objeto en el marco de referencia giratorio . La fuerza de Coriolis, y por tanto la desviación lateral, depende de la latitud a la que se lanza la pelota. En el marco de referencia no inercial, el momento angular de la pelota en relación con el centro de la tierra no es cero debido a la fuerza de Coriolis.

(Aparte, el momento angular depende del punto sobre el que se evalúa).

Consulte un libro de texto de mecánica física como Symon, Mechanics y las referencias de pregunta/respuesta @mmesser en un comentario anterior.

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