Είναι γνωστό ότι η δύναμη Coriolis δίνεται από τον τύπο F=m*u*ω όπου m η μάζα του κινούμενου ακτινικά σώματος από το κέντρο προς την περίμετρο του περιστρεφόμενου συστήματος αναφοράς, u η ακτινική του ταχύτητα και ω η γωνιακή ταχύτητα του δίσκου (ας πούμε). Ήθελα να ρωτήσω μεγαλύτερη δύναμη F σημαίνει και μεγαλύερη κλίση της τροχιάς του κινούμενου σώματος; πώς μπορώ να ξέρω σε ποιό σημείο ακριβώς της περιμέτρου του δίσκου θα "πέσει" το σώμα λόγω της δύναμης αυτής; ποιός είναι ο τύπος;
Τελικά η δύναμη Coriolis υφίσταται για τον ακίνητο παρατηρητή που βρίσκεται εκτός του περιστρεφόμενου συστήματος αναφοράς ή για τον παρατηρητή που περιστρέφεται μαζί με τον δίσκο; μπερδεύτηκα λίγο!
H Corioslis ifistate gia ton mh adraniako parathrhth poy peristrefete mazi me ton disko.
Apo ekei kai pera, gia na deis ti troxia 8a diagrapsei mia maza sto peristrefomeno systhma toy disko, 8a prepei na lyseis tis diaforikes eksisoseis kinhshs.
Gia na breis omos to shmeio apo to opoio 8a "pesei ekso apo to disko h maza einai arketa aplo, afoy to soma soy se ena adraneiako systhma me kentro to disko kinhte se ey8eia me taxythta u kai ara xriazete xrono T=R/u gia na ftasei sthn periferia kai s'ayto to xrono o diskos exei peristrafei kata gonia φ=ωT.
Άρα η δύναμη υφίσταται για τον περιστρεφόμενο παρατηρητή. Η τροχιά όμως που θα ακολουθήσει το σώμα (πχ μια μπάλα) θα φαίνεται και στον μη περιστρεφόμενο παρατηρητή έτσι;
Φαντάσου τον εαυτό σου να πετάς μία πέτρα στη θάλασσα και επίσης φαντάσου, για να κάνεις πιο διακριτό το φαινόμενο, τη Γη να περιστρέφεται πιο γρήγορα. Το διάστημα που η πέτρα ταξιδεύει στον αέρα, εσύ και η Γή έχετε μετατοπιστεί-περιστραφεί και έτσι σου δημιουργείται η εντύπωση ότι η πέτρα "στρίβει", σαν μία δύναμη(coriolis) να την μετατοπίζει. Στην ουσία δεν υπάρχει δύναμη, είναι ψευδο-δύναμη. Η τροχιά της πέτρας που βλέπεις εσύ είναι καμπύλη.
Φαντάσου τώρα να μην πατάς στη γη, αλλά να βρίσκεσαι στον αέρα(ώστε να μην περιστρέφεσαι μαζί με τη Γη). Πετάς πάλι την πέτρα. Αυτή τη φορά, επειδή είσαι ακίνητος(αδρανειακός παρατηρητής) βλέπεις την πέτρα να πηγαίνει σε ευθεία γραμμή.
Ωραία αλλά... φαντάσου ότι είμαι στο κέντρο ενός περιστρεφόμενου δίσκου και σπρώχνω μια μπάλα. Αυτή η μπάλα θα ακολουθήσει καμπύλη τροχιά και θα καταλήξει σε κάποιο σημείο Α ας πούμε πάνω στην περιφέρεια του δίσκου.
Ένας άλλος, αδρανειακός παρατηρητής (που στέκεται εκτός του περιστρεφόμενου δίσκου δηλαδή) θα δεί την μπάλα να κινείται σε ευθεία γραμμή. Όμως η μπάλα δεν θα καταλήξει πάλι στο σημείο Α; Δηλαδή στο ίδιο σημείο που κατέληξε και τον μη αδρανειακό παρατηρήτή;
Και ας το κάνουμε λίγο πιο περίπλοκο το πρόβλημα. Ας υποθέσουμε ότι ο περιστρεφόμενος παρατηρητής σπρώχνει ταυτόχρονα τρείς μπάλες μάζας m1>m2>m3 να κυλήσουν από το κέντρο προς την περιφέρεια του κύκλου. Σε αυτές τις τρείς μπάλες λόγω διαφορετικής μάζας θα ασκηθεί διαφορετική δύναμη Coriolis και έτσι διαγράφοντας διαφορετικές καμπύλες θα καταλήξουν στα σημεία Α,Β,Γ.
Ο αδρανειακός παρατηρητής τώρα δεν θα δει αυτές τις τρεις μπάλες να καταλήγουν στα σημεία Α,Β,Γ;
Ο αδρανειακός παρατηρητής δεν θα δεί δηλαδή τις μπάλες να καταλήγουν στο ίδιο σημείο έτσι; διορθώστε με αν κάνω λάθος!
Τελικά ποιές δυνάμεις συνολικά πρέπει να συνυπολογιθούν (εκτός απ' την Coriolis) για να δούμε ως αδρανειακοί παρατηρητές σε ποιά σημεία θα καταλήξουν οι τρείς μπάλες μας; μπορεί να το υολογίσει κάποιος αυτό για να υπάρξει και μια λύση στο παραπάνω πρόβλημα. Ταχύτητα σφαιρών u και γωνιακή ταχύτητα δίσκου ω!
@ Nikos 1. Όπως βλέπεις και στο animation του wikipedia, οι δύο παρατηρητές ΔΕΝ βλέπουν ίδιες τροχιές. 2. Μπορεί οι δυνάμεις Coriolis για 3 σώματα διαφορετικής μάζας να είναι διαφορετικές, αλλά η κίνησή τους καθορίζεται από τις αντίστοιχες επιταχύνσεις που είναι ίδιες και για τα τρία σώματα. ac = -ωxv 3.Όταν λες ότι ενα σώμα φτάνει στο ίδιο σημείο και για τους 2 παρατηρητές, μάλλον συγχέεις τον προσδιορισμό του σημείου σε κάθε συγκεκριμένο σύστημα αναφοράς. Ας πούμε ότι χρησιμοποιούμε πολικές συντεταγμένες για τον καθορισμό του σημείου. Τότε ο αδρανειακός παρατηρητής βλέπει το σημείο εξόδου να έχει συντεταγμένες (R, φ=0) ενώ ο μη αδρανειακός να έχει συντεταγμένες (R, φ=-ωt).
Γιατί μπερδεύεσαι? Όλοι ζούμε στον ίδιο κόσμο, και άρα βλέπουμε τα ίδια πράγματα ανεξάρτητα από τη θέση μας. Απλά τα βλέπουμε από διαφορετική οπτική γωνία. Είτε είσαι αδρανειακός είτε όχι, η μπάλα θα περάσει ακριβώς απο τις ίδιες θέσεις, θα "συγκρουστεί" με τα ίδια μόρια του άερα, και φυσικά θα καταλήξει στο ίδιο σημείο ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ ΤΟΥΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΤΕΣ. Αυτό που διαφοροποιείται είναι το πώς φαίνεται η τροχιά της απ`τη σκοπιά του κάθε παρατηρητή. Τα πράγματα είναι πολύ πιο απλά απ`όσο φαντάζεσαι και δεν χρειάζεσαι να τα περιπλέκεις με μαθηματικά. Η ψευδο-δύναμη Coriolis κατάλαβες τι είναι? Άσε τύπους και περίπλοκα προβλήματα. Αυτά σε μπερδεύουν δεν βοηθάνε.
Όταν είσαι αδρανειακός παρατηρητής μπορείς να γράψεις τις εξισώσεις του Νεύτωνα χωρίς να συμπεριλάβεις τις ψευδο-δυνάμεις(όπως η Coriolis ή η φυγόκεντρος).
Καταρχήν σας ευχαριστώ όλους για την προσπάθειά σας να μου εξηγήσετε την συγκεκριμένη ψευδοδύναμη.
Λοιπόν έχω καταλάβει ότι:
1. Τα τρία σώματα στο νοητικό παράδειγμα που έδωσα θα καταλήξουν στα τρία σημεία Α,Β,Γ και για τους δύο παρατηρητές. Απλά ο περιστρεφόμενος παρατηρητής θα δει τις μπάλες να κινούνται σε καμπύλες τροχιές ενώ ο αδρανειακός όχι.
2. Η δύναμη που θα ασκηθεί πάνω στην κάθε μπάλα άπό την σκοπιά του περιστρεφόμενου παρατηρητή θα είναι μια Coriolis δύναμη.
Gia na breis omos to shmeio apo to opoio 8a "pesei ekso apo to disko h maza einai arketa aplo, afoy to soma soy se ena adraneiako systhma me kentro to disko kinhte se ey8eia me taxythta u kai ara xriazete xrono T=R/u gia na ftasei sthn periferia kai s'ayto to xrono o diskos exei peristrafei kata gonia φ=ωT.
Όταν λες ότι ενα σώμα φτάνει στο ίδιο σημείο και για τους 2 παρατηρητές, μάλλον συγχέεις τον προσδιορισμό του σημείου σε κάθε συγκεκριμένο σύστημα αναφοράς. Ας πούμε ότι χρησιμοποιούμε πολικές συντεταγμένες για τον καθορισμό του σημείου. Τότε ο αδρανειακός παρατηρητής βλέπει το σημείο εξόδου να έχει συντεταγμένες (R, φ=0) ενώ ο μη αδρανειακός να έχει συντεταγμένες (R, φ=-ωt).
Αυτές οι δύο προτάσεις μου φαίνονται αντίθετες! ο Vagelford λεει ότι για τον αδρανειακό παρατηρητή το σημείο εξόδου της μπάλας βρίσκεται για φ=ωΤ ενώ ο nik_athenian λέει ότι το σημείο εξόδου για τον αδρανειακό παρατηρητή είναι (R, φ=0).
Τελικά για τον αφρανειακό παρατηρητή πώς υπολογίζεται που θα βρεθεί το σώμα; από την σχέση φ=ωΤ; όπου Τ=R/u;
Άρα και τα τρία σώματα διαφρετικής μάζας σύμφωνα με την σχέση φ=ωΤ θα καταλήξουν στο ίδιο σημείο; γιατί στη σχέση δεν βλέπω πουθενά την μάζα ως παράμετρο!
Λοιπόν θα θέσω ένα πρόβλημα προς λύση και σταματάω εδώ τους προβληματισμούς μου για την δύναμη Coriolis γιατί ίσως σας έχω κουράσει βομβαρδίζοντας σας με τις απορίες μου!
Έστω ένας κεκλιμένος περιστρεφόμενος δίσκος ακτίνας R που στρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω. Αφήνονται από το κέντρο του να πέσουν τρία σώματα μάζας m1>m2>m3 αντίστοιχα με ταχύτητες u1,u2,u3 αντίστοιχα. Λαμβάνονται υπόψην οι τριβές με τα μόρια του αέρα κατά την πτώση των σωμάτων ή οποιεσδήποτε άλλες δυνάμεις τριβής έτσι ώστε να ισχύει u1 διάφορο του u2 διάφορο του u3.
Σε ποιά σημεία θα προσπίψουν τα τρία σώματα φθάνοντας στην περίμετρο του περιστρεφόμενου δίσκου;
Θα παρακαλούσα όσο το δυνατόν πιο σαφείς και γενικευμένες απαντήσεις γιατί θα πέσει μελέτη από πλευράς μου πάνω στη λύση του προβλήματος που θα δοθεί. Σας ευχαριστώ πολύ όλους!
<<Αυτές οι δύο προτάσεις μου φαίνονται αντίθετες! ο Vagelford λεει ότι για τον αδρανειακό παρατηρητή το σημείο εξόδου της μπάλας βρίσκεται για φ=ωΤ ενώ ο nik_athenian λέει ότι το σημείο εξόδου για τον αδρανειακό παρατηρητή είναι (R, φ=0).>>
Αν διαβάσεις προσεκτικά ο vagelford σου λέει ότι, για τον αδρανειακό, το σώμα κινείται σε ευθεία γραμμή και σε χρόνο Τ θα διανύσει την ακτίνα του δίσκου(Τ=R/u) ενώ στο χρόνο αυτό ο δίσκος έχει περιστραφεί φ=ωΤ και όχι ότι το σημείο εξόδου της μπάλας είναι αυτό. Απλά έτσι κάνεις απαλοιφή του χρόνου.
Αν σκεφτείς το τί είναι στην πραγματικότητα η δύναμη Coriolis δεν θα σου φανεί λογικό να εξαρτάται η κίνηση απ`τη μάζα του σώματος. Αν επιδρούν κι άλλες δυνάμεις στο σώμα ίσως τότε να εξαρτάται η κίνηση κ απ τη μάζα του καθενός (βλ. τριβή). Όλα τα σώματα, συνεπώς, θα καταλήξουν στο ίδιο σημείο.
"Αν διαβάσεις προσεκτικά ο vagelford σου λέει ότι, για τον αδρανειακό, το σώμα κινείται σε ευθεία γραμμή και σε χρόνο Τ θα διανύσει την ακτίνα του δίσκου(Τ=R/u) ενώ στο χρόνο αυτό ο δίσκος έχει περιστραφεί φ=ωΤ και όχι ότι το σημείο εξόδου της μπάλας είναι αυτό. Απλά έτσι κάνεις απαλοιφή του χρόνου."
Όπως παρατηρούμε το φαινόμενο από ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς:
Αν έχουμε όμως τρία σώματα, τα οποία κινούνται σε ευθεία τροχιά με διαφορετικές ταχύτητες πάνω στον δίσκο, το κάθε σώμα θα φθάσει στην περιφέρειά του σε διαφορετικό χρόνο (λόγω της σχέσης Τ=R/u) και συνεπώς το κάθε σώμα θα φθάσει σε διαφορετικό σημείο στην περιφέρεια του κύκλου! Έτσι δεν είναι;
Αυτό πιστεύω μου είπε ο vagelford!
Ας υποθέσουμε το εξής: Έστω ότι από το κέντρο ενός περιστρεφόμενου δίσκου με γωνιακή ταχύτητα ω αφήνουμε να πέσουν υπό την επίδραση της βαρύτητας δύο σώματα. Λόγω όμως της αντίστασης του αέρα αυτά τα δύο σώματα θα κινηθούν με διαφορετικές ταχύτητες. Εφόσον θα κινηθούν με διαφορετικές ταχύτητες όμως θα φθάσουν στην περιφέρεια του δίσκου σε διαφορετικό χρόνο (κάτι που προσωπικά μου φαίνεται λογικό). Σε αυτή την περίπτωση όμως ο δίσκος θα έχει περιστραφεί κατά γωνία φ1για το σώμα 1 ας πούμε ενώ φ2 για το σώμα 2. Συνεπώς θα "πέσουν" σε δύο διαφορετικά σημεία πάνω στην περίμετρο του δίσκου.
<<Και ας το κάνουμε λίγο πιο περίπλοκο το πρόβλημα. Ας υποθέσουμε ότι ο περιστρεφόμενος παρατηρητής σπρώχνει ταυτόχρονα τρείς μπάλες μάζας m1>m2>m3 να κυλήσουν από το κέντρο προς την περιφέρεια του κύκλου. Σε αυτές τις τρείς μπάλες λόγω διαφορετικής μάζας θα ασκηθεί διαφορετική δύναμη Coriolis και έτσι διαγράφοντας διαφορετικές καμπύλες θα καταλήξουν στα σημεία Α,Β,Γ. >>