- Ciri dan sebab
- Momentum sudut
- Latihan diselesaikan
- Penyelesaian
- Akibat pergerakan putaran
- Kesan coriolis
- Pengiraan pecutan Coriolis
- Rujukan
The pergerakan putaran Bumi adalah salah satu yang bermaksud melaksanakan planet kita di sekeliling paksi Bumi ke arah barat-timur dan berlangsung kira-kira satu hari, khususnya 23 jam, 56 minit dan 3.5 saat.
Pergerakan ini, bersama dengan terjemahan di sekitar matahari, adalah yang paling penting yang dimiliki oleh Bumi. Khususnya, pergerakan putaran sangat berpengaruh dalam kehidupan sehari-hari makhluk hidup, kerana menimbulkan hari dan malam.
Gambar 1. Berkat pergerakan Bumi, satu kawasan tetap diterangi (siang) sementara yang lain pada waktu malam. Sumber: Pixabay.
Oleh itu, setiap selang waktu mempunyai sejumlah pencahayaan suria, yang biasa disebut siang, dan ketiadaan cahaya matahari atau malam. Putaran Bumi juga membawa perubahan suhu, kerana siang adalah tempoh pemanasan, sedangkan malam adalah tempoh penyejukan.
Keadaan ini menandakan tonggak penting bagi semua makhluk hidup yang menghuni planet ini, sehingga menimbulkan banyak penyesuaian dari segi tabiat hidup. Menurutnya, syarikat-syarikat telah menetapkan masa kegiatan dan istirahat sesuai dengan kebiasaan mereka dan dipengaruhi oleh persekitaran.
Jelas, zon cahaya dan gelap berubah ketika pergerakan berlaku. Ketika membahagi 360º yang mempunyai keliling, antara 24 jam yang satu hari dibulatkan, ternyata dalam 1 jam bumi telah berputar 15º ke arah barat-timur.
Oleh itu, jika kita bergerak ke barat 15º ia adalah satu jam lebih awal, sebaliknya berlaku jika kita melakukan perjalanan ke timur.
Kelajuan putaran Bumi pada paksinya sendiri telah diperkirakan 1600 km / jam di khatulistiwa, dengan penurunan akibatnya ketika mendekati kutub, hingga terbatal tepat pada sumbu putaran.
Ciri dan sebab
Sebab bahawa Bumi berputar di sekitar paksinya terletak pada asal-usul sistem suria. Mungkin Matahari menghabiskan waktu yang lama hanya setelah graviti memungkinkan kelahirannya dari bahan amorf yang memenuhi ruang. Ketika terbentuk, Matahari memperoleh putaran yang disediakan oleh awan jirim primitif.
Sebilangan perkara yang menimbulkan bintang dipadatkan di sekitar Matahari untuk membuat planet-planet, yang juga mempunyai bahagian momentum sudut awan asalnya. Dengan cara ini, semua planet (termasuk Bumi) mempunyai pergerakan putaran mereka sendiri ke arah barat-timur, kecuali Venus dan Uranus, yang berputar ke arah yang berlawanan.
Ada yang percaya bahawa Uranus bertabrakan dengan planet lain yang mempunyai ketumpatan yang sama dan, akibat benturan, mengubah paksi dan arah putarannya. Di Venus, keberadaan gelombang gas dapat menjelaskan mengapa arah putaran perlahan-lahan dibalikkan dari masa ke masa.
Momentum sudut
Momentum sudut adalah, secara bergilir, apa momentum linear untuk terjemahan. Untuk badan yang berputar di sekitar paksi tetap seperti Bumi, besarannya diberikan oleh:
Dalam persamaan ini L adalah momentum sudut (kg.m 2 / s), I adalah momen inersia (kg.m 2 ) dan w adalah halaju sudut (radian / s).
Momentum sudut dipelihara selagi tidak ada daya kilas bersih yang bertindak pada sistem. Dalam kes pembentukan sistem suria, Matahari dan benda yang menimbulkan planet dianggap sebagai sistem terpencil, di mana tidak ada daya yang menyebabkan tork luaran.
Latihan diselesaikan
Dengan mengandaikan bahawa Bumi adalah sfera yang sempurna dan berkelakuan seperti badan yang kaku dan menggunakan data yang disediakan, momentum putaran sudut mesti dijumpai: a) di sekitar paksinya sendiri dan b) dalam gerakan terjemahannya di sekitar Matahari.
Penyelesaian
a) Mula-mula anda perlu menganggap momen inersia Bumi sebagai sfera jejari R dan jisim M.
Halaju sudut dikira seperti ini:
Di mana T adalah tempoh pergerakan, yang dalam hal ini adalah 24 jam = 86400 s, oleh itu:
Momentum sudut putaran di sekitar paksinya ialah:
b) Mengenai gerakan translasi di sekitar Matahari, Bumi dapat dianggap sebagai objek titik, yang momen inersia adalah I = MR 2 m
Dalam setahun terdapat 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 7 s, halaju sudut orbit Bumi adalah:
Dengan nilai-nilai ini, momentum sudut orbit Bumi adalah:
Akibat pergerakan putaran
Seperti disebutkan di atas, penggantian siang dan malam, dengan perubahan masing-masing dalam jam cahaya dan suhu, adalah akibat terpenting dari gerakan putaran Bumi pada paksinya sendiri. Walau bagaimanapun, pengaruhnya melampaui fakta yang menentukan ini:
- Putaran bumi berkait rapat dengan bentuk planet. Bumi bukanlah sfera yang sempurna seperti bola biliar. Semasa berputar, daya berkembang yang mengubahnya, menyebabkan bonjolan di khatulistiwa dan meratakan di kutub.
- Deformasi Bumi menimbulkan turun naik kecil dalam nilai pecutan graviti g di tempat yang berbeza. Oleh itu, sebagai contoh, nilai g lebih besar di kutub daripada di khatulistiwa.
- Gerakan putaran sangat mempengaruhi pengedaran arus lautan dan sangat mempengaruhi angin, kerana fakta bahawa jisim udara dan air mengalami penyimpangan dari lintasannya baik mengikut arah jam (hemisfera utara) dan ke arah yang bertentangan (hemisfera selatan).
- Zon waktu telah dibuat, untuk mengatur peredaran waktu di setiap tempat, kerana berbagai daerah di Bumi diterangi oleh matahari atau gelap.
Kesan coriolis
Kesan Coriolis adalah akibat putaran Bumi. Oleh kerana percepatan ada dalam semua putaran, Bumi tidak dianggap sebagai kerangka acuan inersia, yang diperlukan untuk menerapkan hukum Newton.
Dalam hal ini apa yang disebut kekuatan pseudo muncul, kekuatan yang asalnya tidak bersifat fizikal, seperti daya sentrifugal yang dialami oleh penumpang sebuah kereta ketika membuat lekukan dan merasa mereka sedang dialihkan ke satu sisi.
Untuk memvisualisasikan kesannya, pertimbangkan contoh berikut: terdapat dua orang A dan B di platform dalam putaran berlawanan arah jarum jam, kedua-duanya berehat sehubungan dengan itu. Orang A melemparkan bola ke orang B, tetapi ketika bola sampai di tempat di mana B berada, bola sudah bergerak dan bola dibelokkan pada jarak s, melewati belakang B.
Rajah 2. Pecutan Coriolis menyebabkan bola memesong lintasannya secara lateral.
Daya sentrifugal tidak bertanggungjawab dalam kes ini, ia sudah bertindak di luar pusat. Ini adalah kekuatan Coriolis, kesannya adalah untuk membelokkan bola secara lateral. Kebetulan kedua-dua A dan B mempunyai kelajuan ke atas yang berbeza, kerana pada jarak yang berbeza dari paksi putaran. Kelajuan B lebih besar dan mereka diberikan oleh:
Pengiraan pecutan Coriolis
Pecutan Coriolis mempunyai kesan yang signifikan terhadap pergerakan jisim udara, dan dengan itu mempengaruhi iklim. Itulah sebabnya penting untuk mengambil kira untuk mengkaji bagaimana arus udara dan arus lautan bergerak.
Orang juga dapat mengalaminya ketika mereka cuba berjalan di platform yang berputar, seperti karusel yang bergerak.
Untuk kes yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya, anggaplah bahawa graviti tidak diambil kira dan pergerakannya dilihat dari sistem rujukan inersia, di luar platform. Dalam kes ini, pergerakannya kelihatan seperti ini:
Gambar 3. Pelancaran bola yang dilihat dari sistem rujukan inersia. Laluan yang diikuti adalah lurus (graviti tidak diambil kira).
Penyimpangan yang dialami oleh bola dari kedudukan asal orang B adalah:
Tetapi R B - R A = vt, maka:
s = ω. (vt) t = ω vt 2
Ini adalah pergerakan dengan halaju awal 0 dan pecutan berterusan:
a Coriolis = 2ω .v
Rujukan
- Aguilar, A. 2004. Geografi Umum. Ke-2. Edisi. Dewan Prentice. 35-38.
- Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. 214-216. Dewan Prentice.
- Lowrie, W. 2007. Asas Geofizik. Ke-2. Edisi. Cambridge University Press 48-61.
- Oster, L. 1984. Astronomi Moden. Reverte Pengarang. 37-52.
- Masalah Fizik Dunia Sebenar. Pasukan Coriolis. Dipulihkan dari: real-world-physics-problems.com.
- Mengapa Bumi berputar? Diperolehi dari: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipedia. Kesan coriolis. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org.