Corioliskraft

Corioliskraften er en tilsyneladende kraft (fiktiv kraft), der synes at påvirke legemer, der er i bevægelse i forhold til et koordinatsystem, der roterer jævnt, (dvs. med konstant vinkelhastighed) i forhold til et inertialsystem.

Hvis et legeme bevæger sig i et roteret koordinatsystem, må legemet ud over centripetalkraften påvirkes af en yderligere kraft, der sikrer den retlinede bevægelse. Corioliskraften udtrykker "oplevelsen" af denne kraft i det roterede koordinatsystem.

Matematisk behandling

Newtons anden lov er kun gyldig i inertialsystemer og kan derfor ikke benyttes i det koordinatsystem, der roterer sammen med den jævne cirkelbevægelse, (hvor legemet er i retlinet bevægelse). Ved at tilføje en fiktiv kraft, corioliskraften, kan Newtons anden lov bringes til anvendelse, også når legemer bevæges i et jævnt roterende koordinatsystem (centrifugalkraften skal også tilføjes). Corioliskraften er vinkelret på bevægelsesretningen og ligger i rotationsplanet; på vektorform er den:

{\vec {F}}_{\text{cor}}=-2m{\vec {\omega }}\times {\vec {v}}

hvor m er legemets masse, ${\vec {\omega }}$ er rotationens konstante vinkelhastighed (som vektor) og ${\vec {v}}$ er hastighedsvektoren i det roterende koordinatsystem. Hvis det er underforstået, at ${\vec {F}}_{\text{cor}}$ og ${\vec {v}}$ begge ligger i et plan og er vinkelret på hinanden, samt at ${\vec {\omega }}$ er normal på rotationsplanet, reducerer dette til

F_{\text{cor}}=2m\omega v

Man får intuitivt en fornemmelse af corioliskraften i en karrusel. Går man væk fra midten af karrusellen, føles det som om man presses modsat karrusellens omdrejningsretning (dvs. til højre, hvis karrusellen roterer mod uret), jf. illustrationen. Denne kraftpåvirkning er netop corioliskraften, der som sagt ikke er virkelig, men en følge af den opfattelse, at man "hører til" på underlaget, dvs. karrusellen.

Tilføjelse af corioliskraften er ikke nok til at gøre Newtons anden lov gyldig i systemer, der roterer med konstant vinkelhastighed, også centrifugalkraften må inkluderes. Accelereres systemet på andre måder, tilføjes yderligere fiktive kræfter: elevatorkraften og vinkelaccelerationskraften.

Forekomster

Meteorologi/oceanografi

Corioliskraften er årsag til corioliseffekten, der får vinde og havstrømme til i grove træk at rotere mod uret omkring lavtryk og med uret omkring højtryk på den nordlige halvkugle. På den sydlige halvkugle er det lige omvendt, men hvis man forestiller sig, at man stod på nordpolen og kunne kigge på den sydlige halvkugle gennem jorden, opfører højtryk og lavtryk sig på samme måde på begge halvkugler. I dette tilfælde er jorden det roterende koordinatsystem. Set fra nordpolen drejer jorden mod uret og det får vinde og havstrømme til at skyde mod højre på vej mod et lavtryk og derfor nærme sig lavtrykket i en spiral mod uret.

Astronomi

Det samme fænomen opleves ved asteroider eller andre smålegemer, der bevæger sig om solen i nærheden af en planets bane. Her er planetens bane om solen mod uret det roterende koordinatsystem. I tilfælde, hvor asteroiden bevæger sig mod planeten på grund af planetens tyngdekraft, vil corioliskraften få den til at skyde til højre for planeten, så den vil bevæge sig i forhold til planetens Lagrange-punkter.

Se også

Litteratur

P. Andersen og M. Vahl: Klima- og Plantebælter; Tiende udgave ved Sofus Christiansen og Einar Storgaard; Gyldendal 1963
Gunnar Christiansen, Erik Both og Preben Østergaard Sørensen: Mekanik. ISBN 87-503-7583-0