Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел
Влияние вращения Земли на равновесие и движение тел.
При решении большинства технических задач мы считаем систему отсчета, связанную с Землей, неподвижной (инерциальной). Тем самым мы не учитываем суточное вращение Земли и ее движение по орбите вокруг Солнца. Таким образом, считая систему отсчета, связанную с Землей, инерциальной, мы по существу пренебрегаем ее суточным вращением вместе с Землей по отношению к звездам. Это вращение происходит со скоростью: 1 оборот за 23 часа 56 минут 4 секунды, т. е. с угловой скоростью
.
Исследуем, как сказывается такое довольно медленное вращение на равновесии и движении тел.
1. Относительный покой на поверхности Земли. Сила тяжести. Рассмотрим материальную точку, лежащую на неподвижной относительно Земли гладкой «горизонтальной» плоскости (рис.13). Условие ее равновесия по отношению к Земле состоит в том, что 
, где 
- сила притяжения Земли, 
- реакция плоскости, 
-переносная сила инерции. Так как 
, то сила имеет только нормальную составляющую, направленную перпендикулярно к оси вращения Земли. Сложим силы 
и введем обозначение
.
Рис.13
Тогда на точку М будут действовать две силы 
и 
, уравновешивающие друг друга. Сила и представляет собою ту силу, которую мы называем силой тяжести.
Рекомендуемые материалы
Направление силы будет направлением вертикали в данном пункте поверхности, а плоскость, перпендикулярнаяк и будет горизонтальной плоскостью. По модулю
(r -расстояние точки М от земной оси) и величина малая по сравнению с 
, так как величина 
очень мала. Направление силы мало отличается от направления .
При взвешивании тел мы определяем силу, т.к. именно с такой силой тело давит на тело весов. То есть, вводя в уравнения равновесия силу тяжести , мы вводим в них и силу , т.е. фактически учитываем влияние вращения Земли.
Вместе с этой лекцией читают "11. Понятия и принципы организации".
Поэтому при составлении уравнений равновесия тел по отношению к Земле никаких поправок на вращение Земли вводить не надо. В этом смысле равновесие по отношению к Земле можно считать абсолютным.
а) Движение по земной поверхности. При движении точки по меридиану в северном полушарии с севера на юг кориолисово ускорение 
направлено на восток, а сила 
- на запад. При движении с юга на север сила будет, очевидно, направлена на восток. В обоих случаях, как мы видим, эта сила будет отклонять точку вправо от направления ее движения. Если точка движется по параллели на восток, то ускорение будет направлено вдоль радиуса МС параллели (рис.14), а сила в противоположную сторону. Вертикальная составляющая этой силы (вдоль ОМ) будет несколько изменять вес тела, а горизонтальная составляющая будет направлена к югу и будет отклонять точку тоже вправо от направления движения. Аналогичный результат получим при движении по параллели на запад.
Рис.14
Отсюда заключаем, что в северном полушарии тело, движущееся вдоль земной поверхности по любому направлению будет вследствие вращения Земли отклоняться вправо от направления движения. В южном полушарии отклонение будет происходить влево.
Этим обстоятельством объясняется то, что реки, текущие в северном полушарии, подмывают правый берег (закон Бэра). В этом же причина отклонений ветров постоянного направления (пассаты) и морских течений.
