MIȘCAREA DE ROTAȚIE A PĂMÂNTULUI: CARACTERISTICI ȘI CONSECINȚE - FIZIC - 2025

Mișcarea de rotație a Pământului este cea pe care planeta noastră o execută în jurul axei pământului într-o direcție vest-est și durează aproximativ o zi, în mod specific 23 ore, 56 minute și 3,5 secunde.

Această mișcare, împreună cu traducerea în jurul soarelui, sunt cele mai importante pe care le are Pământul. În special, mișcarea de rotație este foarte influentă în viața de zi cu zi a ființelor vii, deoarece dă naștere la zile și nopți.

Figura 1. Datorită mișcării Pământului, o zonă rămâne luminată (ziua), în timp ce cealaltă este noaptea. Sursa: Pixabay.

Prin urmare, fiecare interval de timp are o anumită cantitate de iluminare solară, care este ceea ce se numește în mod obișnuit ziua și absența luminii solare sau noaptea. Rotația Pământului aduce, de asemenea, schimbări de temperatură, deoarece ziua este o perioadă de încălzire, în timp ce noaptea este o perioadă de răcire.

Aceste circumstanțe marchează un punct de reper în toate ființele vii care populează planeta, dând naștere la o multitudine de adaptări în ceea ce privește obiceiurile de viață. Potrivit acesteia, companiile au stabilit perioadele de activitate și de odihnă în funcție de obiceiurile lor și influențate de mediu.

Evident, zonele luminoase și întunecate se schimbă pe măsură ce mișcarea are loc. Când împărțiți 360º care are o circumferință, între cele 24 de ore la care este rotunjită o zi, se dovedește că în 1 oră pământul a rotit 15 ° în direcția vest-est.

Prin urmare, dacă ne deplasăm spre vest 15º este cu o oră mai devreme, se întâmplă opusul dacă călătorim spre est.

Viteza de rotație a Pământului pe propria axa a fost estimată la 1600 km / h la ecuator, cu scăderea consecințelor pe măsură ce se apropie de poli, până când se anulează exact pe axa de rotație.

Caracteristici și cauze

Motivul pentru care Pământul se rotește în jurul axei sale se află în originile sistemului solar. Posibil Soarele a petrecut mult timp numai după ce gravitația a făcut posibilă nașterea sa din materia amorfă care populează spațiul. Pe măsură ce s-a format, Soarele a dobândit rotația oferită de norul primitiv de materie.

O parte din materia care a dat naștere stelei a fost compactată în jurul Soarelui pentru a crea planetele, care aveau și partea lor de moment unghiular al norului inițial. În acest fel, toate planetele (inclusiv Pământul) au propria lor mișcare de rotație în direcția vest-est, cu excepția lui Venus și Uranus, care se rotesc în sens invers.

Unii cred că Uranus s-a ciocnit cu o altă planetă de densitate similară și, din cauza impactului, și-a schimbat axa și direcția de rotație. Pe Venus, existența valurilor gazoase ar putea explica de ce direcția de rotație s-a inversat lent în timp.

Impuls unghiular

Momentul unghiular este, în rotație, ceea ce înseamnă momentul liniar la traducere. Pentru un corp care se rotește în jurul unei axe fixe precum Pământul, amploarea acestuia este dată de:

În această ecuație L este momentul unghiular (kg.m ² / s), I este momentul de inerție (kg.m ² ) și w este viteza unghiulară (radiani / s).

Momentul unghiular se păstrează atât timp cât nu există un cuplu net care acționează asupra sistemului. În cazul formării sistemului solar, Soarele și materia care a dat naștere planetelor este considerată un sistem izolat, pe care nicio forță nu a provocat un cuplu extern.

Exercițiu rezolvat

Presupunând că Pământul este o sferă perfectă și se comportă ca un corp rigid și folosind datele furnizate, momentul său de rotație unghiular trebuie găsit: a) în jurul propriei axe și b) în mișcarea sa translațională în jurul Soarelui.

Soluţie

a) Mai întâi trebuie să aveți momentul inerției Pământului considerat ca o sferă de rază R și masa M.

Viteza unghiulară se calculează astfel:

În cazul în care T este perioada mișcării, care în acest caz este de 24 de ore = 86400 s, prin urmare:

Momentul unghiular al rotației în jurul propriei axe este:

b) În ceea ce privește mișcarea translațională în jurul Soarelui, Pământul poate fi considerat un obiect punctual, al cărui moment de inerție este I = MR ² _m

Într-un an sunt 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 ⁷ s, viteza unghiulară orbitală a Pământului este:

Cu aceste valori, momentul unghiular orbital al Pământului este:

Consecințele mișcării de rotație

Așa cum am menționat mai sus, succesiunea de zile și nopți, cu modificările respective în orele de lumină și temperatură, sunt cea mai importantă consecință a mișcării de rotație a Pământului pe propria sa axa. Cu toate acestea, influența sa se extinde puțin peste acest fapt decisiv:

- Rotația Pământului este strâns legată de forma planetei. Pământul nu este o sferă perfectă ca o bilă de biliard. Pe măsură ce se rotește, se dezvoltă forțe care o deformează, provocând bombă la ecuator și aplatizarea ulterioară la poli.

- Deformarea Pământului dă naștere unor mici fluctuații în valoarea accelerației gravitației g în diferite locuri. Astfel, de exemplu, valoarea g este mai mare la poli decât la ecuator.

- Mișcarea rotativă influențează foarte mult distribuția curenților marini și afectează în mare măsură vânturile, datorită faptului că masele de aer și de apă experimentează abateri de la traiectoria lor atât în ​​sensul acelor de ceasornic (emisfera nordică) cât și în sens opus (emisfera sudică).

- Zonele orare au fost create, pentru a regla trecerea timpului în fiecare loc, deoarece diferitele zone ale Pământului sunt iluminate de soare sau întunecate.

Efectul Coriolis

Efectul Coriolis este o consecință a rotației Pământului. Deoarece accelerația există în toată rotația, Pământul nu este considerat un cadru de referință inerțial, ceea ce este necesar pentru a aplica legile lui Newton.

În acest caz, apar așa-numitele pseudo-forțe, forțe a căror origine nu este fizică, cum ar fi forța centrifugă experimentată de pasagerii unei mașini atunci când face o curbă și simte că sunt deviați într-o parte.

Pentru a vizualiza efectele sale, luați în considerare următorul exemplu: există două persoane A și B pe o platformă în rotație în sens invers acelor de ceasornic, ambele în repaus cu ea. Persoana A aruncă o minge către persoana B, dar când mingea atinge locul în care a fost B, aceasta s-a mișcat deja și mingea este deviată la o distanță s, trecând în spatele lui B.

Figura 2. Accelerația Coriolis face ca mingea să-și devieze lateral calea.

Forța centrifugă nu este responsabilă în acest caz, ea acționează deja în afara centrului. Aceasta este forța Coriolis, al cărei efect este de a devia mingea lateral. Se întâmplă că atât A cât și B au viteze ascendente diferite, deoarece se află la distanțe diferite de axa de rotație. Viteza lui B este mai mare și sunt date de:

Calcularea accelerației Coriolis

Accelerația Coriolis are efecte semnificative asupra mișcării maselor de aer și, astfel, afectează climatul. De aceea, este important să luăm în considerare pentru a studia cum se mișcă curenții de aer și curenții oceanici.

Oamenii pot experimenta, de asemenea, atunci când încearcă să meargă pe o platformă care se rotește, cum ar fi un carusel în mișcare.

Pentru cazul prezentat în figura precedentă, să presupunem că gravitatea nu este luată în considerare și mișcarea este vizualizată dintr-un sistem de referință inerțială, externă platformei. În acest caz, mișcarea arată astfel:

Figura 3. Lansarea mingii văzută dintr-un sistem de referință inerțial. Calea care urmează este rectilinie (gravitatea nu este luată în considerare).

Abaterea experimentată de minge de la poziția inițială a persoanei B este:

Dar R _B - R _A = vt, atunci:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Este o mișcare cu viteză inițială 0 și accelerare constantă:

a _Coriolis = 2ω .v

Referințe

1. Aguilar, A. 2004. Geografie generală. 2a. Ediție. Sala Prentice. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Fizică: Principii cu aplicații. 214216. Sala Prentice.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentele Geofizicii. 2a. Ediție. Presa universitară Cambridge 48-61.
4. Oster, L. 1984. Astronomie modernă. Editorial Reverte. 37-52.
5. Probleme fizice din lumea reală. Forța Coriolis. Recuperat de la: real-world-physics-problems.com.
6. De ce se rotește Pământul? Preluat de la: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Efectul Coriolis. Recuperat de la: es.wikipedia.org.