محتويات
- تأثير قوة كوريولوس يحدد الذي تؤثر في الظروف الجوية
- تعريف القوة الكارولية
- أمثلة على قوة كوريوليس
- نبذة عن ظاهرة كوريوليس
- من أين أتت شهرة قوة تعريف القوة الكارولية
تأثير قوة كوريولوس يحدد الذي تؤثر في الظروف الجوية
- تأثير قوة كوريولوس يحدد الذي تؤثر في الظروف الجوية ، وتأثير كوريوليس في الميكانيكا الكلاسيكية هي قوة بالقصور الذاتي وصفها المهندس والرياضيات الفرنسي غوستاف-غاسبار كوريوليس في القرن التاسع عشر في عام 1835 ، وأظهر كوريوليس أنه إذا كانت قوانين نيوتن العادية لحركة الأجسام ستستخدم في إطار مرجعي دوار وقوة قصور ذاتية ، وتعمل على يمين اتجاه حركة الجسم للدوران في عكس اتجاه عقارب الساعة للإطار المرجعي ، أو إلى اليسار للدوران في اتجاه عقارب الساعة ويجب تضمينها في معادلات الحركة .
- ويتحرك جزء من الهواء في خط مستقيم وتسمى هذه القوة الظاهرة على حركة السائل في هذه الحالة والهواء بتأثير كوريوليس ، نتيجة لتأثير كوريوليس يميل الهواء إلى الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة حول أنظمة الضغط المنخفض واسعة النطاق ، وفي اتجاه عقارب الساعة حول أنظمة الضغط العالي واسعة النطاق في نصف الكرة الشمالي، في نصف الكرة الجنوبي ، وينعكس اتجاه التدفق .
- تأثير قوة كوريوليس هو انحراف واضح لمسار الجسم الذي يتحرك داخل نظام إحداثيات دوار ولا ينحرف الكائن فِعْلِيًّا عن مساره ، ولكنه يبدو أنه يفعل ذلك بسبب حركة نظام الإحداثيات .
- يكون تأثير كوريوليس واضحا أكثر في مسار الجسم المتحرك طوليا على الأرض ، فإن الجسم الذي يتحرك على طول مسار الشمال والجنوب أو الخط الطولي ، وسيخضع لانحراف واضح إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي .
- هناك سببان لهذه الظاهرة وهما أن الأرض دور باتجاه الشرق، وكذلك السرعة العرضية لنقطة ما على الأرض هي دالة لخط العرض فالسرعة هي في الأساس صفر عند القطبين وتصل إلى أقصى قيمة عند خط الاستواء ، وبالتالي إذا تم إطلاق مدفع باتجاه الشمال من نقطة على خط الاستواء فإن المقذوفة ستهبط إلى الشرق من مسارها الشمالي المقرر ، وسيحدث هذا الاختلاف لأن المقذوف كان يتحرك باتجاه الشرق أسرع عند خط الاستواء من هدفه في أقصى الشمال ، وبالمثل إذا تم إطلاق السلاح باتجاه خط الاستواء من القطب الشمالي فإن المقذوفة ستهبط مرة أخرى على يمين مسارها الحقيقي .
- في هذه الحالة تكون المنطقة المستهدفة قد تحركت شرقًا قبل أن تصل إليها القذيفة بسبب سرعتها الأكبر باتجاه الشرق ، يحدث إزاحة مماثلة تمامًا إذا تم إطلاق القذيفة في أي اتجاه .
- تأثير كوريوليس له أهمية كبيرة في الفيزياء الفلكية والديناميات النجمية ، حيث يكون عاملاً متحكمًا في اتجاهات دوران البقع الشمسية ، كما أنه مهم في علوم الأرض وخاصة الأرصاد الجوية والجيولوجيا الفيزيائية وعلوم المحيطات ، حيث إن الأرض هي إطار مرجعي دوار والحركات على سطح الأرض تخضع للتسارع من القوة المشار إليها .
- وهكذا تظهر قوة كوريوليس بشكل بارز في دراسات وديناميكيات الغلاف الجوي ، حيث تؤثر على الرياح السائدة ودوران العواصف وفي الغلاف المائي ، حيث تؤثر على دوران التيارات المحيطية وهو أيضًا اعتبار هام للغاية في المقذوفات لا سيما في إطلاق المركبات الفضائية والدوران فيها ، في الفيزياء الحديثة ، يظهر تطبيق كمية مماثلة لقوة كوريوليس في الديناميكا الكهربائية حيث يجب حساب الفولتية الآنية المتولدة في الآلات الكهربائية الدوارة بالنسبة للإطار المرجعي المتحرك وهذا التعويض يسمى جهد كريستوفل . [3]
تعريف القوة الكارولية
- تعريف القوة الكارولية هو الكتلة الصفراء التي يمسكها مغناطيس اللعبة تمارس قوة هابطة بسبب الجاذبية والقوة الصاعدة المعاكسة ، من وجهة نظر العلم فإن القوة هي الدفع أو الشد على جسم ذي كتلة يؤدي إلى تغيير سرعته ويسرع من هذه السرعة ، فتمثل القوة حينها كمتجه مما يعني أن لها المقدار والاتجاه.
- في المعادلات والرسوم البيانية غالبا يُشار إلى القوة بالرمز F ، كالتالي لمثال لمعادلة من قانون نيوتن الثاني :
F = م · أ حيث F = القوة، م = الكتلة، وأ = التسارع، ووحدة القوة في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن (N)، وتشمل وحدات القوة الأخرى
- وصف العالمان جاليليو جاليلي والسير إسحاق نيوتن كيف تعمل القوة رِيَاضِيًّا ، حيث أنشأ عرض جاليليو المكون من جزأين لتجربة المستوى المائل في عام 1638 علاقتين رياضيتين للحركة المتسارعة بشكل طبيعي وفقًا لتعريفه ، مما كان له الأثر على كيفية قياسنا للقوة حتى يومنا هذا .
- وتتنبأ قوانين نيوتن للحركة في عام 1687 بفعل القوى في ظل الظروف العادية ، وأيضا استجابة للتغيير الذي يحدث مما يضع الأساس للميكانيكا المعروفة . [1]
أمثلة على قوة كوريوليس
- بعد معرفة تعريف القوة الكارولية سنذكر الآن امثلة على قوة كوريوليس فالقوة النووية القوية تحافظ على البروتونات والنيوترونات معًا في نواة الذرة ، أما القوة الكهرومغناطيسية مسؤولة عن جذب الشحنة الكهربائية المعاكسة ، وتعمل على وتنافر الشحنات الكهربائية المماثلة وجذب المغناطيس .
- كما توجد عادة قوى غير أساسية في الحياة اليومية ، تعمل القوة العادية في الاتجاه الطبيعي للتفاعل السطحي بين الكائنات ، فالاحتكاك قوة تعارض الحركة على الأسطح ، وتشمل الأمثلة الأخرى للقوى غير الأساسية القوة المرنة والتوتر والقوى المعتمدة على الإطار كقوة الطرد المركزي وقوة كوريوليس . [1]
نبذة عن ظاهرة كوريوليس
- ظاهرة كوريوليس هي نوع من القوة الوهمية تُمنح على جسم يتحرك في اتجاه دوار، تعرف باسم تأثير كوريوليس ، ويطلق أيضا على هذه الظاهر قوة وهمية لأنها في الواقع لا تمارس أي قوة حقيقية بمفردها ، فهي ناتج قابل للقياس لجسم دوار ونتيجة القصور الذاتي ويتم ملاحظته عن طريق قياس الإحداثيات على نظام إحداثيات دوار .
- تعريف القوة الكارولية هي إحدى القوى الثلاث التي تظهر عندما تُترجم قوانين نيوتن للحركة تستند إلى فكرة أن المراقب في حالة سكون إلى إطار مرجعي دوار ، الاثنان الآخران ، كلاهما قوتان وهميتان أيضًا الأولى هما قوة الطرد المركزي والثانية تأثير أويلر ، تتجلى قوة كوريوليس بشكل واضح جدا عندما يتعلق الأمر بمراقبة الأجسام المتحركة على سطح الأرض والتي تعد عادة أكبر إطار مرجعي دوار من المحتمل أن يواجهها الناس على الإطلاق.
- وفي النصف الشمالي من الكرة الأرضية وبالتحديد فوق خط الاستواء يمكن ملاحظة الأجسام المتحركة على السطح وهي تنحرف إلى اليمين في نصف الكرة الجنوبي تنحرف الأجسام إلى اليسار بسبب أحداث الأرصاد الجوية كالأعاصير ، والتيارات النفاثة التي هي أمثلة جيدة على الظواهر التي تتأثر بقوة كوريوليس . [2]
من أين أتت شهرة قوة تعريف القوة الكارولية
- أتت شهرة قوة تعريف القوة الكارولية من المسلسل التلفزيوني عائلة سيمبسون ، ففي إحدى الحلقات تم استخدامه كجهاز مؤامرة في حلقة حملت عنوان بارت مقابل أستراليا ، حيث أدى نقاش بين الشخصيات بارت وليزا حول اتجاه تدفق المياه عند غسل المرحاض إلى إطلاق دعوة جماعية إلى أستراليا ، وتوضح ليزا أنه في نصف الكرة الشمالي يتدفق الماء دائمًا في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة بسبب تأثير كوريوليس ، مما دفع هذا بارت إلى الاتصال بنصف الكرة الجنوبي للتحقق من ادعائها مما أشعل خلافًا حادا بين صناع المسلسل ومع الحكومة الأسترالية .
- فقوة كوريوليس يمكن أن تضفي تأثيرًا على المسطحات المائية الصغيرة ، مثل الحوض أو المرحاض فإن اتجاه تصريف المياه في هذه الحالات له علاقة أكبر بالاتجاه الذي يدخل فيه الماء في الوعاء ، فتأثير كوريوليس تتغلب على قوى أخرى كالتيار الخفيف الناتج عن وضع صنبور المياه .
- ويمكن ملاحظة تأثير كوريوليس بشكل مستقل تمامًا عن الأرض كإطار مرجعي في الذباب والعث ، فمثلا يستفيدون من قوة كوريوليس عند الطيران باستخدام هوائيات خاصة تُعرف باسم الرسن باسم الجيروسكوبات ، فعندما تغير الحشرة اتجاهها في الرحلة ، أو تدور حول محورها تتطور قوة كوريوليس على الرسن المهتز والذي تشعر الحشرة به ، وتتكيف معه لتحقيق الاستقرار خلال الطيران .
رد مع اقتباس