¿La fuerza de Coriolis actúa sobre todos los objetos?

¿Experimentaría, por ejemplo, esta fuerza un tren que viaja de sur a norte? Si es así, ¿por qué? Yo pensaría que no, ya que está en contacto con la Tierra, por lo que no experimenta la diferencia de velocidad al ir de un punto a otro.

Respuestas (4)

Lo hace. El hecho de que esté en contacto con la tierra (o mejor dicho, con los rieles), simplemente significa que no puede moverse lateralmente bajo la fuerza, porque el riel restringe su movimiento. De la misma manera, si un tren viaja por un riel y el viento sopla de un lado, todavía hay una fuerza que lo empuja, pero los rieles ejercerán una fuerza opuesta, por lo que esa fuerza no puede moverlo hacia los lados. Algunas fuentes [1–3] incluso afirman que el efecto de la fuerza de Coriolis se puede observar en los rieles que viajan de norte a sur, donde un lado de las vías se desgasta más rápido que el otro.

  1. Kravets, VV, Kravets, TV Evaluación de las fuerzas centrífugas, coriolis y giroscópicas en un vehículo ferroviario que se mueve a alta velocidad. Int Appl Mech 44, 101–109 (2008) , pág. 103.
  2. El mito centrífugo, New Scientist 1435, diciembre de 1984 , p. 14
  3. TU Delft, vientos globales

¿Tiene alguna evidencia del desgaste del ferrocarril? La mayoría de las vías del tren corren en ambas direcciones, por lo que ninguno de los lados debería desgastarse más rápido. Incluso en el caso improbable de un ferrocarril unidireccional, sería difícil atribuir el desgaste a la fuerza de Coriolis en lugar de un flujo de viento regular o una ligera inclinación.
@oliversm El desgaste de las vías por el efecto coriolis no está relacionado con la dirección en la que viaja el tren. Está relacionado con la fuerza que ejerce la rotación de la tierra sobre el tren. Tenga en cuenta que A) las ruedas del tren ejercen fuerza en la esquina interior del tren, por lo que el tren empujado hacia un lado por una fuerza aumentaría el desgaste del riel de ese lado; y B) la mayoría de las vías del tren existen en pares, uno para cada dirección, para permitir que los trenes se crucen más fácilmente, lo que significa que, por lo general, una sola vía en ese par tiene trenes que van en esa dirección.
@oliversm Esa es una buena pregunta. Por supuesto, eso solo aparecería en vías con juegos de rieles separados. Agregué ese comentario porque recordé haberlo leído sin pensarlo demasiado. Solo pude encontrar alguna evidencia anecdótica (por ejemplo, en el New Scientist No. 1435, "El mito centrífugo"), pero ninguna fuente que lo demuestre directamente.
@oliversm Probablemente sería fácil distinguir el desgaste de la fuerza de Coriolis en un par de orugas de una inclinación o patrones de viento predominantes por el hecho de que la fuerza de Coriolis actúa tanto en el exterior como en el interior de las orugas, mientras que una inclinación o una dirección preferida del viento empuje hacia el mismo lado en cada par de rieles.
@Nzall "El desgaste de las vías por el efecto coriolis no está relacionado con la dirección en la que viaja el tren" - Esto no parece correcto. (aunque el hecho de que los pares de pistas tienden a tener direcciones dedicadas cercanas es un punto)
@Taemyr El efecto Coriolis es efectivamente una fuerza ejercida por el giro de la Tierra. Debido a que la tierra siempre gira en la misma dirección [cita requerida], esto significa que el efecto siempre se aplica desde la misma dirección y, por lo tanto, los rieles siempre se empujan en la misma dirección. Esto significa que, independientemente de la dirección en la que viaje el tren, siempre es el mismo lado el que se desgasta. Puede ser más fácil de entender si no lo considera como "desgaste por el uso del tren que circula sobre las vías", sino como "desgaste por el uso de las vías que se empujan hacia las ruedas del tren".
@Nzall No, eso no es del todo correcto. Un hecho interesante sobre la fuerza de Coriolis es que siempre empuja hacia el mismo lado relativo , es decir, siempre hacia la izquierda o siempre hacia la derecha (según el hemisferio), independientemente de si viaja hacia el norte o hacia el sur. Por supuesto, esto es diferente de empujar siempre hacia el oeste o hacia el este . Por lo tanto, una vía férrea con trenes que van en ambos sentidos sobre el mismo conjunto de rieles se desgastará por igual en ambos lados.
@Nzall "El efecto Coriolis es efectivamente una fuerza ejercida por el giro de la Tierra". - Con más precisión; "La fuerza de Coriolis es una fuerza ejercida por la interacción entre el giro de un marco de referencia giratorio y el movimiento de un objeto". - Comparar con la fuerza centrífuga que es una fuerza que surge puramente de la rotación del marco de referencia.

Si recuerdas la fuerza de Coriolis dada por

F = − 2 metro Ω × v
Si por un minuto, no entramos en el detalle del análisis sino que solo vemos la magnitud de este.
| F | = 2 metro | Ω tierra | | v tren |
Supongamos que la velocidad del tren es 100 Km/Hora que es aproximadamente 30 m/seg y masa a ser 1000 Kg. Entonces
| F | ≈ 0.3   norte
Eso no va a hacerle nada a tu tren. Aunque el efecto puede hacerse observable a alta velocidad.

Cualquiera que sea la velocidad del tren, debe obtener su velocidad Este/Oeste (en un marco inercial) de 1,000 mph a 0 mph a medida que avanza del ecuador al polo.
no entiendo que quieres decir con eso? ¿Puedes reformularlo?
tengo 7.292115x1000x30x2=4N
Eso también es muy poco para cambiar las cosas.
la magnitud de un producto vectorial no es el producto de las magnitudes. Debe indicar explícitamente que su tren se mueve perpendicularmente al eje de rotación de la Tierra (es decir, este/oeste), o incluir el término sen(theta)
Sólo estoy tratando de dar una estimación aproximada. Puede hacer el cálculo real que no haría mucha diferencia.
@Tristan La magnitud de a × b es | a | | b | pecado ⁡ θ entonces, si no se mueve perpendicularmente, la magnitud es aún menor.
@YoungKindaichi estuvo de acuerdo, pero su igualdad es incorrecta tal como es. Debe indicar explícitamente que está pasando por alto el término sin (theta), y que esto significa que está dando la máxima fuerza posible. Algo así como decir que estás dando el máximo |F| sería suficiente

El hecho de que haya una fuerza que contrarreste la fuerza de Coriolis solo significa que la fuerza de Coriolis no puede causar aceleración. Es como sentarse en una silla; la silla contrarresta la gravedad, pero eso no significa que la gravedad no actúe sobre ti, solo significa que no te caes. Así como la gravedad lo presiona contra la silla, la fuerza de Coriolis presiona el tren hacia el costado de la vía.

Una forma de pensar sobre la fuerza de Coriolis es que a medida que un objeto se mueve hacia el eje de rotación, el momento de inercia de todo el sistema disminuye. Para conservar el momento angular, la velocidad angular debe aumentar.

En el hemisferio norte, un tren que viaja hacia el norte en realidad hace que el momento de inercia de la Tierra disminuya ligeramente, lo que hace que la velocidad angular aumente (esto, entre otros factores, significa que la duración de un día no es constante; disminuye cada vez más). ligeramente cada vez que algo se mueve hacia los polos). ¿De dónde viene el aumento de la velocidad angular? Viene del tren. El tren tiene que ejercer una fuerza sobre la vía en dirección este para aumentar la velocidad angular de la Tierra. Y dado que las fuerzas vienen en pares, la Tierra debe ejercer una fuerza sobre el tren en dirección oeste.

Sin embargo, esto es algo al revés, ya que la redacción de lo anterior implica que la conservación del momento angular causa la fuerza de Coriolis, que de hecho es la fuerza de Coriolis la que causa la conservación del momento angular. Debido a que un objeto que viaja hacia el centro de rotación ejerce una fuerza sobre el resto del cuerpo en la dirección de rotación, la velocidad angular aumenta para mantener constante el momento angular a pesar de que el momento de inercia disminuye.

Sí, esta fuerza actúa sobre todos los objetos en movimiento sobre un cuerpo giratorio. Puedes verlo en acción incluso en un tiovivo. Tenga en cuenta que la fuerza actúa tangencialmente al pivote/eje de rotación.

¿La fuerza de Coriolis actúa sobre todos los objetos?
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