Fråga: Hej Fråga Lund
Jag har en fråga angående centrifugalkraft.
Om man kör på en serpentinväg och kurvorna har lika lutning och man kör i samma hastighet hela tiden. Är det någon skillnad på centrifugalkraften åt vänster kontra höger med tanke på jordens rotation. Rotationsriktningen är ju olika mellan norra och södra halvklotet.
Birgitta i Lidköping /Birgitta R, Lidköping
Svar: Centrifugalkraft är ett besvärligt fenomen som helst bör undvikas, se fråga 15272 .
I stället bör vi resonera i termer av corioliskraften, se fråga 3160 . Låt oss förenkla ditt problem till att vi kör rakt söderut eller rakt norrut. På grund av jordens rotation kommer vi på norra halvklotet att påverkas av en kraft åt höger och på södra halvklotet av en kraft år vänster.
Ett mer realistiskt exempel är stycket "Flöde runt ett lågtrycksområde" i Corioliseffekten (figuren nedan) som beskriver hur rotationen hos ett lågtryck uppkommer. Ett lågtryck på norra halvklotet roterar alltså moturs.
Kan det verkligen förhålla sig så som detta klipp visar?
mvh/Clas /Clas P
Svar: Clas! Nej det kan det inte, se fråga 12235 .
Corioliskraften är alldeles för liten på de små avstånd som förekommer. Lägg märke till att han som demonstrerar effekten fyller på fatet så att det från början finns en rotation som dominerar över den pyttelilla Coriolis-effekten.
Att det skulle ha något med jordens magnetfält är också nonsens. Fältet är ju lika norr om och söder om ekvatorn (vid små avstånd). /Peter E
Fråga: En kula 1 kg som släpps från ett torn vid ekvatorn från 100 m och 1000 m höjd, hur långt från tornet hamnar de pga jordens rotation? Vad får kulan att minska sin hastighet österut när den faller? /Klas N, Stockholm
Svar: Den vertikala accelerationen är 10 m/s2. Vi får då
s = at2/2
dvs
t = sqrt(2s/a) = sqrt(2*100/10) = sqrt(20) = 4.47 s
Jordens rotationshastighet vid ytan är 460 m/s (se fråga 13636 ).
Vinkelhastigheten är samma uppe och nere på tornet, så det gäller
v100/(r+100) = v/r
v100 = (460/6380000)*6380100 = 460.00721
Skillnaden i hastighet mellan tornets topp och bas är alltså 0.00721 m/s
På 4.47 s rör sig alltså kulan österut
4.47*0.00721 = 0.0322 m = 3.2 cm.
För ett 1000 m högt torn blir driften på samma sätt 0.072100*14.1 = 1.02 m.
Den relativa rörelsen österut är så långsam att vi kan bortse från luftmotståndet. Däremot påverkas kulan i vertikalled av luftmotstånd. Detta ger en liten uppbromsning och därmed längre falltid. Detta ger i sin tur lite större drift österut.
Fråga: Hur påverkas vädret av corioliskraften? /Veckans fråga
Ursprunglig fråga: Har en fråga om corioliskraften, eller snarare en bra förklaring på dess inverkan. Hur påverkas vädret egentligen? Eller är det en fråga för SMHI?? /jan g, Enskilda Gymnasiet, Stockholm
Svar: Jan! Det låter som en meteorologifråga, men corioliskraften orsakar ju rotationen hos lågtryck, högtryck och tropiska cykloner. Den påverkar även havsströmmar, passadvindar, jetströmmar, mm, som ju även de påverkar vädret. Se fråga 3160 för allmänt om corioliskraften.
Bilden nedan från Wikimedia Commons visar ett lågtryck över Island. I ett lågtryckssystem har man en luftström utifrån och inåt centrum. På grund av jordens rotation kommer på norra halvklotet en S-N gående luftström avlänkas mot öster och en N-S luftström att avlänkas mot väster, se Corioliseffekten#Corioliskrafter_orsakade_av_jordens_rotation . (Alltid påverkan åt höger på norra halvklotet, åt vänster på södra.) Ett lågtryck på norra halvklotet får alltså en rotation moturs. För storskaliga system är som synes corioliskraften mycket betydelsefull, och man måste ta hänsyn till den för väderprognoser. Se vidare SMHIs webbsajt, t.ex. länk 1 och 2 nedan.
Fråga: Vattenvirvlar som uppstår när man tömmer tex. badkaret alltid snurrar medurs men jag har hört att de i Australien eller på södra halvklotet skall snurra moturs. Finns det något belägg för detta och i så fall hur? /Anders R, Komvux Kronborg, Malmö
Svar: Effekten som skulle orsaka detta är Coriolis-kraften som uppkommer eftersom jorden roterar. Det är denna som gör att luftmassan i högtryck och lågtryck snurrar åt olika håll och olika på norra och södra halvklotet. Badkaret är emellertid ett alldeles för litet system för att ge någon effekt. Se länk 1 för en övertygande demonstration. /Peter E
Fråga: Om man lyfter med ett flygplan och flyger 6 timmar rakt söderut så borde
man ju landa i Florida(ungefär) p ga jordens rotation under de 6 timmarna!
Ok, jag fattar att det inte är så men vad beror det på, fysiskt sett?
Påverkas planet av en kraft i sidled förutom gravitationen? /Micke P
Svar: Att flyga söderut innebär att flyga längs en storcirkel som går genom
sydpolen (merdian). Den är fast definierad i förhållande till jorden,
och följer alltså med i jordrotationen. Alltså ingen risk att du hamnar
i Florida!
Planet får kämpa lite för att behålla kursen. Det tycks påverkas av en
kraft i sidled. Det är en fiktiv kraft som går under namnet corioliskraft.
Samma fenomen gör att lågtrycken snurrar åt olika håll på norra och
södra halvklotet. /KS
Fråga: Jag skulle vilja få en del oklarheter angående corioliskraften.
Jag vet att coriolisacc. kan skrivas som vektorprodukten mellan
vinkelhastighetsvektorn och derivatan av vektorerna i det rörliga
koordinatsystemet multiplicerat med 2.
Men vår lärare hävdar att denna kraft skulle vara latitudberoende
om vi vill undersöka kraften på jordytan vilket jag inte kan få
fram i denna vektorprodukt om vi tänker oss vinkelhastighets-vektorn
som (0,0,W).
Däremot är centripetalkraften proportionell mot radien
vilket ger ett latitudberoende för dess storlek. Hur är det här igentligen,
och hur skall det se ut ty det stor väldigt torftigt och svårbegripligt
om detta i all litteratur tyvärr.
Tack på förhand Per Nilsson. /Per N, Växjö Universitet, Växjö
Svar: Corioliskraften är en fiktiv kraft, som man inför därför att föremål i roterande system inte tycks lyda mekanikens lagar. Det beror t.ex. på att en
punkt på jordytan inte utgör ett tröghetssystem på grund av
jordrotationen. Newtons lagar gäller bara i tröghetssystem.
Exempel: Kastar vi en sten rakt norrut, viker den faktiskt
av österut, som om den var påverkad av en kraft (corioliskraften).
Latitudberoendet kommer in genom att horisontlinjens vinkel mot
jordaxeln (eller vinkelhastighetsvektorn) just är lika med
latituden. Kastar vi stenen horisontellt blir det olika
corioliskrafter på olika latituder. På själva nordpolen blir det
ingen effekt alls.
Videon nedan visar ett enkelt exempel på corioliseffekten:
Nedanstående animering från Wikimedia Commons visar corioliseffekten:
I inertialsystemet (icke roterande systemet) i övre delen av bilden rör den svarta punkten sig i en rät linje. Om observatören (röd punkt) emellertid står på den roterande plattan (icke inertialsystem) ser han den svarta punktens bana som krökt. Han tolkar detta som att den svarta punten påverkas av en kraft - corioliskraften. Denna är fiktiv (artificiell, onödig) bara för att observatören på skivan tillämpar Newtons första rörelselag (tröghetslagen) trots att denna inte är tillämplig i ett icke inertialsystem.
Se vidare Corioliseffekten , Coriolis_effect och länk 1.