Що таке сила Коріоліса? Як вона проявляється?
Земля, взагалі-то кажучи, не є інерціальній системою відліку, оскільки бере участь у обертальних рухах - добовому і річному. Тому в системі відліку, пов'язаній із Землею, необхідно враховувати сили інерції. Це добре демонструє маятник Фуко - довгий (60-90 м), масивний (перші десятки кілограм) маятник, характерний тим, що в процесі коливань площину його гойдання обертається щодо спостерігача, що стоїть на підлозі демонстраційного залу.
Розглянемо випадок, коли людина перебуває на каруселі у вигляді суцільного диска, радіус якого r, що обертається з кутовою швидкістю w. Якщо людина вирішила переміститися по диску каруселі зі швидкістю v0. спрямованої, наприклад, в бік обертання каруселі. Щодо нерухомої системи координат швидкість людини складеться з лінійної швидкості каруселі w r і швидкості людини щодо каруселі. Його повна швидкість в цьому випадку стане:
v = w r + v0
Доцентровийприскорення стане:
ac = v 2 / r = (v0) 2 / r + w 2 r + 2v0 w
Це прискорення породжує силу Q = mac. тобто, горизонтальну складову сили реакції на людину з боку диска каруселі.
В системі каруселі на людину діє сила
ma'c = m (v0) 2 / r = Q - m w 2 r - 2mv0 w
Основний закон динаміки в обертовій системі в цьому випадку стане:
Fin = - (m w 2 r + 2v w 2 r) = - (Fc - Fk)
Знак (-) означає, що ця сила прагне повідомити рух тіла від центру. Ця сила, відкидаються людини від центру, складається з сили відцентрової сили інерції, котороая зростає в міру віддалення тіла від центру обертання, і сили Коріоліса, що виникає в разі руху тіла під врашающейся системі координат. Ця остання сила залежить від швидкості руху і кутової швидкості обертання системи.
У разі руху тіла не по колу, а по радіусу, то сила Коріоліса виявиться спрямованої не по радіусу, а в напрямку, перпендикулярному йому. Вектори швидкості переміщення, кутової швидкості та сили Коріоліса взаємно перпендикулярні.
Розглянемо випадок, коли гармата, що стоїть на полюсі, стріляє вздовж меридіана в ціль, що знаходиться на цьому меридіані. Траєкторія снаряда лежить в початковій площині меридіана, але мета за час польоту перемістилася разом з обертається Землею і виявилася струмі, відмінною від тієї, куди падає снаряд. Снаряд під час польоту як би виштовхується з площини меридіана в площину його польоту.
Саме також пояснюється і дрейф площині коливання маятника Фуко. При цьому можна показати, що якщо період коливань маятника Фуко буде менше кутової швидкості обертання Землі, то площину маятника буде дрейфувати в північній півкулі проти годинникової стрілки. Еслі же період коливань перевищує кутову швидкість Землі, то дрейф буде в зворотному напрямку, тобто, в напрямку годинникової стрілки.
Це можна віднести до природних автоколивальних систем, таким, пульсації в режимі вітру або морських течій, приливо-відливних явищ, а також до таких, як існуючі в атмосфері Землі стоячим Термобарический хвилях (Термобарический сейшени), періоди коливань яких становлять кілька діб. Температурні поля і поля тисків, лінійні розміри яких становлять тисячі кілометрів, повільно обертаються за годинниковою стрілкою.
Для опису природних процесів навіть вводиться поняття маятникового години. 12 маятникових годин - проміжок часу, протягом якого площину хитання маятника Фуко описує у своєму русі дугу, рівну половину довжини окружності. На полюсі цей час одно точно 12 зірок годинах, а з широтою ці 12 годин діляться на синус широти.
Напрямки сили Коріоліса можна визначити, пользуямь правилом лівої руки. Вектор кутової швидкості повинен "наколювати" долоню лівої руки, а пальці орієнтуються по напрямку швидкості тіла, що рухається. Відставлений під кутом 90 o великий палець покаже напрям сили Коріоліса.
Якщо швидкість руху тіла становить з віссю обертання якийсь кут f. то величина сили Коріоліса складе
Fk = 2mvcos (f)
Пальці лівої руки в будь-якому випадку необхідно направляти по вектору швидкості тіла, що рухається.
Саме внаслідок цієї сили пасати - вітри, що дмуть від тропіків до екватора, відхиляються на захід. Легко переконатися, застосовуючи вище згадане мнемонічне правило, що це справедливо як для північного, так і для південної півкуль.
Ця сила проявляється у вигляді закону Бера. Вона змушує річки, поточні в північній півкулі в меридіональному напрямку, підмивати правий берег.
У 1883 році німецький вчений Фердинанд Рейх в своїх експериментах, проведених у Фрейбургском шахті показав, що при падінні на глибину 158 метрів тіло відхиляється на схід на 28,3 см.