JORDENS ROTATIONSRÖRELSE: EGENSKAPER OCH KONSEKVENSER - FYSISK - 2025

Den rotationsrörelse av jorden är den som vår planet exekverar kring jordens axel i en väst-östlig riktning och varar ungefär en dag, speciellt 23 timmar, 56 minuter och 3,5 sekunder.

Denna rörelse, tillsammans med översättningen runt solen, är de viktigaste som jorden har. I synnerhet är rotationsrörelsen mycket inflytelserik i vardagen för de levande varelserna, eftersom det ger upphov till dagar och nätter.

Bild 1. Tack vare jordens rörelse förblir ett område upplyst (dag) medan det andra är på natten. Källa: Pixabay.

Därför har varje tidsintervall en viss mängd solbelysning, vilket är det som vanligtvis kallas dag och frånvaro av solljus eller natt. Jordens rotation medför också temperaturförändringar, eftersom dagen är en uppvärmningsperiod, medan natten är en kylningsperiod.

Dessa omständigheter markerar en milstolpe i alla levande varelser som befolkar planeten, vilket ger upphov till en mängd anpassningar när det gäller livsvanor. Enligt den har företagen fastställt perioderna med verksamhet och vila enligt sina seder och påverkats av miljön.

Uppenbarligen förändras de ljusa och mörka zonerna när rörelsen sker. När man delar upp 360º som har en periferi, mellan de 24 timmarna till vilken en dag avrundas, visar det sig att jorden på 1 timme har roterat 15º i en väst-östlig riktning.

Därför, om vi flyttar till väster 15º är det en timme tidigare, det motsatta händer om vi reser till öster.

Jordens rotationshastighet på sin egen axel har uppskattats till 1600 km / h vid ekvatorn, med den följd minskning när den närmar sig polerna, tills den försvinner precis på rotationsaxeln.

Egenskaper och orsaker

Anledningen till att jorden roterar runt sin axel ligger i solsystemets ursprung. Kanske solen tillbringade en lång tid först efter att gravitationen möjliggjorde sin födelse från den amorfa materien som befolkar rymden. När den bildades förvärvade solen rotationen från det primitiva moln av materia.

En del av saken som gav upphov till stjärnan kompakterades runt solen för att skapa planeterna, som också hade sin del av det vinkelmoment av det ursprungliga molnet. På detta sätt har alla planeter (inklusive jorden) sin egen rotationsrörelse i väst-östlig riktning, utom Venus och Uranus, som roterar i motsatt riktning.

Vissa tror att Uranus kolliderade med en annan planet med liknande densitet och på grund av påverkan ändrade sin axel och rotationsriktning. På Venus kunde förekomsten av gasvatten förklara varför rotationsriktningen långsamt vred över tiden.

Vinkelmoment

Vinkelmoment är i rotation vad linjärt momentum är för översättning. För en kropp som roterar runt en fast axel som jorden ges dess storlek:

I denna ekvation är L vinkelmomentet (kg.m ² / s), I är tröghetsmomentet (kg.m ² ) och w är vinkelhastigheten (radianer / s).

Vinkelmomentet bevaras så länge det inte finns något nätmoment som verkar på systemet. När det gäller bildandet av solsystemet betraktas solen och det som gav upphov till planeterna som ett isolerat system, på vilket ingen kraft orsakade ett yttre vridmoment.

Träningen löst

Förutsatt att jorden är en perfekt sfär och uppför sig som en styv kropp och använder de medföljande uppgifterna, måste dess vinkelmoment för rotation hittas: a) runt sin egen axel och b) i sin translationella rörelse runt solen.

Lösning

a) Först måste du ha jordens tröghetsmoment betraktat som en sfär med radie R och massa M.

Vinkelhastigheten beräknas så här:

Där T är rörelseperioden, som i detta fall är 24 timmar = 86400 s, därför:

Rotationsvinkelmomentet runt sin egen axel är:

b) När det gäller den translatoriska rörelsen runt solen kan jorden betraktas som ett punktobjekt, vars tröghetsmoment är I = MR ² _m

På ett år finns det 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 ⁷ s, jordens vinkelhastighet för jorden är:

Med dessa värden är jordens vinkelmoment på jorden:

Konsekvenser av rotationsrörelsen

Som nämnts ovan är följden av dagar och nätter, med deras respektive förändringar i ljuset och temperaturen, den viktigaste konsekvensen av jordens rotationsrörelse på sin egen axel. Men dess inflytande sträcker sig lite utöver detta avgörande faktum:

- Jordens rotation är nära besläktad med planets form. Jorden är inte en perfekt sfär som en biljardboll. När den roterar, utvecklas krafter som deformerar den, vilket orsakar utbuktning vid ekvatorn och efterföljande plattning vid polerna.

- Jordens deformation ger upphov till små svängningar i värdet på accelerationen av tyngdkraften g på olika platser. Således är till exempel värdet på g större vid polerna än vid ekvatorn.

- Rotationsrörelsen påverkar i hög grad fördelningen av de marina strömmarna och påverkar i hög grad vindarna, på grund av att massorna av luft och vatten upplever avvikelser från deras bana både i riktning medurs (norra halvklotet) och i motsatt riktning (södra halvklotet).

- Tidszonerna har skapats för att reglera tidens gång på varje plats, eftersom de olika områdena på jorden är upplysta av solen eller mörkare.

Coriolis-effekt

Coriolis-effekten är en följd av jordens rotation. Eftersom acceleration existerar i all rotation, anses jorden inte som en tröghetsreferensram, vilket är vad som krävs för att tillämpa Newtons lagar.

I detta fall dyker upp de så kallade pseudokrafterna, krafter vars ursprung inte är fysiskt, till exempel centrifugalkraften som passagerarna i en bil upplever när den gör en kurva och känner att de avleds till en sida.

För att visualisera dess effekter, tänk på följande exempel: det finns två personer A och B på en plattform i rotation moturs, båda i vila med avseende på den. Person A kastar en boll till person B, men när bollen når platsen där B var, har den redan rört sig och bollen avleds ett avstånd s och passerar bakom B.

Figur 2. Coriolis acceleration får bollen att avböja sin bana i sidled.

Centrifugalkraften är inte ansvarig i detta fall, den verkar redan från mitten. Detta är Coriolis-kraften, vars effekt är att avböja bollen i sidled. Det händer att både A och B har olika hastigheter uppåt, eftersom de är på olika avstånd från rotationsaxeln. Hastigheten på B är större och de ges av:

Beräkning av Coriolis-acceleration

Coriolis-acceleration har betydande effekter på luftmassornas rörelse och påverkar således klimatet. Det är därför det är viktigt att ta hänsyn till det för att studera hur luftströmmar och havsströmmar rör sig.

Människor kan också uppleva det när de försöker gå på en plattform som roterar, till exempel en rörlig karusell.

För det fall som visas i föregående figur, anta att tyngdkraften inte beaktas och rörelsen visualiseras från ett tröghetsreferenssystem, utanför plattformen. I detta fall ser rörelsen så här ut:

Bild 3. Bollen startas sett från ett tröghetsreferenssystem. Vägen som följer är rätlinjig (tyngdkraften beaktas inte).

Avvikelsen som upplevs av bollen från den ursprungliga positionen för person B är:

Men R _B - R _A = vt, då:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Det är en rörelse med initial hastighet 0 och konstant acceleration:

a _Coriolis = 2ω .v

referenser

1. Aguilar, A. 2004. General Geography. 2:a. Utgåva. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentals of Geophysics. 2:a. Utgåva. Cambridge University Press 48-61.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redaktör Reverte 37-52.
5. Verkliga problem i fysik. Coriolis Force. Återställs från: real-world-physics-problems.com.
6. Varför roterar jorden? Hämtad från: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Coriolis-effekt. Återställd från: es.wikipedia.org.