'''כוח קוריוליס''' (או אפקט קוריוליס) הוא תופעה שבה גופים נראים סוטים מהתנועה בקו ישר כשבוחנים אותם מתוך מערכת ייחוס מסתובבת. השם ניתן על שם גספאר קוריוליס, שתיאר את הכוח ב-1835. עוד לפניו דנו בו מדענים כמו לפלס וגאוס בהקשרים שונים.
מדענים במאות ה-17, 19 זיהו שהסיבוב של כדור הארץ משפיע על מסלולים של פגזים וחפצים נופלים. אוילר וגאוס תרמו לגיבוש התאוריה המתמטית, וקוריוליס סיווג את הכוחות שמופיעים במערכת מסתובבת.
כוח קוריוליס הוא "כוח מדומה" שמופיע כשמתארים תנועה ממערכת מסתובבת (מערכת שאינה אינרציאלית). כלומר הכוח אינו נובע ממגע פיזי, אלא מתוצאה מתצפית בתוך מערכת שסובבת. הכוח פרופורציוני למסת הגוף, למהירותו בתוך המערכת, ולמהירות הזוויתית של המערכת.
בהצגה וקטורית נכתב לעתים: F_c = -2 m (ω × v). כאן m היא מסת הגוף, ω הוא וקטור המהירות הזוויתית (כיוון וקצב הסיבוב), ו-v היא מהירות הגוף במערכת המסתובבת. סמל × מציין מכפלה וקטורית (פעולת כיוון שגורמת לתוצאה להיות ניצבת לשני הווקטורים).
תארו את עצמכם עומדים על קרוסלה שמסתובבת. אם תנסו ללכת בקו ישר מהרדיוס, תרגישו דחיפה לצד. במערכת הייחוס של מי שעומד מחוץ לקרוסלה, הגוף חייב להצמיד את מהירותו למהירות הרצפה, וזה דורש האצה. במערכת המסתובבת זה נראה כאילו קיים כוח לכיוון ההפוך, שהוא כוח קוריוליס. הכוח תמיד ניצב לכיוון התנועה, וככל שהמהירות גבוהה יותר, כך הכוח חזק יותר.
ניתוח מתמטי משווה בין נגזרות של וקטורים במערכת אינרציאלית ונגזרות במערכת מסתובבת. התוצאה היא שהתאוצה במערכת האינרציאלית שווה לסכום התאוצה הנמדדת במערכת המסתובבת, תאוצת קוריוליס (2 ω × v) ותאוצה צנטריפוגלית (ω × (ω × r)). האיבר 2 ω × v הוא זה שמייצג את כוח קוריוליס.
כשאדם על דיסקה מסתובבת נע לאורך רדיוס, המהירות המשיקית שלו משתנה. המחקר של המרכיבים הוביל להבעת הגודל של כוח קוריוליס במקרה זה: F_c = 2 m ω v_r, כאשר v_r היא המהירות הרדיאלית.
קיים גם רכיב אנכי של כוח קוריוליס, המכונה "אפקט אטווש" (Eötvös effect). הוא גורם לשינוי במשקל המדוד של גוף שנע מהר מזרחה או מערבה. הגודל שלו מקסימלי בקו המשווה, אבל בדרך כלל קטן בהשוואה לכוח הכבידה, ולכן יוצא דופן רק במהירויות גבוהות מאוד.
אם רכבת תעשה הקפה סביב כדור הארץ ביום אחד, מדידות המשקל עליה ישתנו כשהיא נוסעת מזרחה או מערבה. בעת נסיעה מזרחה תהיה פחות משיכה לכיוון המטה, ובמקרים מסוימים מדידת המשקל תרד באחוזים בודדים.
כוח קוריוליס אינו מבצע עבודה על גוף. זאת מכיוון שהוא תמיד ניצב להתקדמות הרגעית של הגוף, ולכן מכפלת הכוח בשיפוע הדרך היא אפס. זה מבדיל אותו מכוח צנטריפוגלי, שיכול לבצע עבודה כשמשתנה הרדיוס.
ההשפעה המרכזית של כוח קוריוליס נראית במטאורולוגיה ואוקיינוגרפיה. כוח זה משנה את כיווני הרוחות והזרמים, ותורם להרכבה הספירלית של הוריקנים וליצירת מערכות סיבוביות גדולות (gyres). בחצי הכדור הצפוני האוויר סביב אזור לחץ גבוה סובב בכיוון השעון, ובחצי הדרומי בכיוון ההפוך; בכיסי לחץ נמוך הכיוונים מתהפכים.
גוש שנע תחת השפעת כוח קוריוליס בלבד ינוע במסלול מעגלי שנקרא מעגל אינרציאלי. רדיוס המעגל תלוי במהירות הגוש ובתדירות קוריוליס f = 2 Ω sin φ. בערכים אופייניים ברוח של 10 מטר לשנייה, הרדיוס יכול להיות כ-100 קילומטרים.
כוח קוריוליס משפיע גם על קליעים ופגזים לטווחים ארוכים, ולכן מתקנים חישוביים לירי מתחשבים בו. עצמים נופלים ממגדל חווים הסטה מזרחה קטנה, שניתן לחשב באמצעות אינטגרציה של תאוצת קוריוליס לאורך זמן הנפילה.
מעבדה יכולה להמחיש את האפקט על ידי דיסקה פרבולואידית שמאזנת כבידה וצנטריפוגלי. מצלמה שמסתובבת עם הדיסקה מראה את התנועה כמעגלית, בעוד צופה חיצוני יראה מסלול אליפטי.
רעיון נפוץ לטעות טוען שכיוון המערבולת בכיור נקבע על ידי כוח קוריוליס. בפועל ההשפעה על הכיורים קטנה מאוד, וכיוון המערבולת נקבע ברוב המקרים על ידי תנאי זרימת המים המקומיים.
מד הספיקה הקוריולי (מכשיר למדידת זרימה) משתמש בויברציות של צינור כדי לייצר כוח קוריוליס ולמדוד ספיקה מדויקת. באסטרונומיה כוח קוריוליס משפיע על יציבות נקודות לגראנז' ועל מסלולים קטנים סביב L4 ו-L5. ברמה המולקולרית, אפקטי קוריוליס מעורבים בצימוד בין תנועות סיבוביות לוויברציוניות של מולקולות. גם חרקים משתמשים בחישה של מהירויות זוויתיות, שנובעות מאפקט דמוי קוריוליס.
'''כוח קוריוליס''' הוא שם לתופעה שקורית כשמסתכלים על תנועות מבפנים של משהו שמסתובב. המדען גספאר קוריוליס נתן לה את השם.
מדענים כבר במאות ישבו וראו שסיבוב כדור הארץ משפיע על תנועה. קוריוליס נתן הסבר מתמטי לזה במאה ה-19.
כשאתה על קרוסלה ומנסה ללכת ישר, אתה מרגיש שנדחפים הצידה. זה לא משהו שנוגע בך; זו תוצאה של המערכת המסתובבת. קוראים לזה "כוח מדומה". הוא מופיע רק אם יש תנועה בתוך מערכת שסובבת.
עומדים על קרוסלה ונלחשים לאורך קו ישר? הגוף יימשך הצידה. מי שמחוץ לקרוסלה יגיד שיש שם האצה. למישהו על הקרוסלה זה נראה כמו כוח שפועל עליו.
כוח קוריוליס משנה את כיוון הרוחות והזרמים בים. הוא עוזר להסביר למה הוריקנים מסתובבים.
הרעיון שכיוון המערבולת בכיור נקבע על ידי כוח קוריוליס הוא טעות. בכיור קטן הכוח קטן מדי. המערבולת נקבעת בדרך כלל על ידי איך מורידים את המים.
יש מכשירים שמנצלים את כוח קוריוליס כדי למדוד כמה נוזל עובר בצינור. גם חרקים מרגישים שינויים קטנים בתנועה שמזכירים את האפקט הזה.
כוח קוריוליס מסביר למה דברים נוטים לסטות כשמסתכלים עליהם ממערכת שסובבת. זו לא דחיפה ממשית אלא תוצאה של הסיבוב. הדוגמה הקלה לזכור היא הקרוסלה.
תגובות גולשים