ViewWiki

שיעור 3 מתוך 5

אפקט קוריוליס.

כ־25 דקות · 8 שאלות תרגול

זורקים כדור בקו ישר על קרוסלה מסתובבת, והוא מחטיא. על כדור הארץ הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה בקצב שתלוי בקו הרוחב, וזה מטה רוחות ומסובב סופות: ימינה בצפון, שמאלה בדרום, ובכלל לא בקו המשווה.

שלב 1 מתוך 8 · זריקה שמחטיאה

שלב 1 מתוך 8

זריקה שמחטיאה

שני ילדים עומדים על קרוסלה מסתובבת, אחד באמצע ואחד בשפה. זה שבאמצע זורק כדור ישר אל השני. ביחידה על תנועה מעגלית ראינו שגוף ממשיך בקו ישר, אלא אם כוח מסיט אותו. בסצנה הקרוסלה מייצגת את הקרקע בקו רוחב אחד של כוכב לכת מסתובב, וכל זריקה מייצגת 33⁠ שעות של זמן כוכב הלכת. הקרוסלה לא מונעת בשום מנוע: היא מסתובבת כי כוכב הלכת שמתחתיה מסתובב.

לשאלה

שלב 2 מתוך 8

ימינה בצפון, שמאלה בדרום

נסיעה עם כדור הארץ על מבט הרוכבים: המצלמה מסתובבת עם הקרקע. הקרוסלה נראית עומדת, ושובל הגיר של הכדור מתעקם. זה אפקט קוריוליס: סטייה שרואה רק מי שמסתובב עם הקרקע. בלונדון, ב־51.5° צפון, הכדור נוחת מימין לתופס.

לשאלה

שלב 3 מתוך 8

הסינוס של קו הרוחב

בקוטב הצפוני הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה בדיוק כמו קרוסלה, סיבוב שלם ביום, נגד כיוון השעון כפי שרואים מלמעלה. בקו המשווה הקרקע נישאת סביב ציר כדור הארץ, אבל לא מסתובבת סביב האנך שלה בכלל: קו שמסומן בה מצפון לדרום נשאר מצפון לדרום. ביניהם הקרקע מסתובבת בקצב של כדור הארץ כפול הסינוס של קו הרוחב, sin⁡φ\sin\varphi⁠:

nground=nplanetsin⁡φn_{\text{ground}} = n_{\text{planet}} \sin\varphi⁠

כאן nn⁠ הוא מספר הסיבובים ביום.

הקו רוחב והקצב הסיבוב נעולים, והתווית שמדפיסה את הסטייה הוסתרה.

לשאלה

שלב 4 מתוך 8

למצוא קו רוחב

הכדור נוחת במרחק מהתופס כמו הזווית שהקרקע הסתובבה בזמן הטיסה. בקוטב, בזריקה של 33⁠ שעות, זו שמינית סיבוב, 45°. הקו רוחב עכשיו על קו המשווה, שם הכדור נוחת בידי התופס.

לשאלה

שלב 5 מתוך 8

מטוטלת פוקו

ב־1851 תלה ליאון פוקו מטוטלת כבדה מתקרת הפנתאון בפריז. מישור התנודה שלה נשאר קבוע ביחס לכוכבים, והרצפה הסתובבה מתחתיו, כך שהמטוטלת נראתה מסתובבת לאט. זו אותה קרקע מסתובבת, ואותו כלל: קצב כדור הארץ כפול sin⁡φ\sin\varphi⁠. התווית בסצנה מראה את הקצב הזה בירושלים.

לשאלה

שלב 6 מתוך 8

סופות מסתובבות

העבירו את נסיעה עם כדור הארץ לרוחות וסופות: הקרוסלה מתרחקת עד שהיא נקודה על גלובוס. סופה היא שקע של לחץ נמוך ששואב אוויר מכל הכיוונים. כל זרם של אוויר מוטה ימינה בצפון, מחטיא את המרכז ומסתובב סביבו נגד כיוון השעון; בדרום הוא מוטה שמאלה, והסופות מסתובבות עם כיוון השעון. אותה סטייה הופכת את האוויר שזורם לקו המשווה לרוחות הסחר, שנושבות מצפון־מזרח ומדרום־מזרח.

לשאלה

שלב 7 מתוך 8

המיתוס של הכיור

אפקט קוריוליס חלש מאוד על פני זמן קצר: כדור בייסבול שנזרק 60 m בתוך שתי שניות זז הצידה פחות מסנטימטר. הוא גדל עם ריבוע זמן הטיסה, ולכן הוא חשוב לכל דבר שנע שעות וימים.

לשאלה

שלב 8 מתוך 8

על צדק

צדק מסתובב מהר פי שניים וחצי מכדור הארץ, ולכן הרוחות שלו מתעקלות הרבה יותר: הן נמתחות לפסים לאורך קווי הרוחב, והסערות בו מסתובבות במשך מאות שנים.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „אפקט קוריוליס”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · בחרו

מבט מהשמיים, כדור הארץ, לונדון. הכדור נזרק מאמצע הקרוסלה אל התופס שבשפה. מה הדרך שלו, כפי שרואים אותה מלמעלה?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

מבט הרוכבים: בלונדון הכדור מתעקם ונוחת מימין לתופס. בחרו קייפטאון, ב־34° דרום, תחת קו רוחב. לאן ינחת הכדור?

לניסוי

תרגול · חשבו

הקו רוחב נעול על 30° צפון, וקצב הסיבוב על כדור הארץ, סיבוב ביום. התווית שמדפיסה את הסטייה הוסתרה. כל זריקה נמשכת 33⁠ שעות. בכמה מעלות מסתובבת הקרקע מתחת לכדור בזמן הזריקה, כלומר כמה רחוק מהתופס הוא נוחת?

לניסוי

תרגול · הגיעו למטרה

קצב הסיבוב נעול על כדור הארץ. מצאו קו רוחב בחצי הכדור הצפוני שבו זריקה של 33⁠ שעות נוחתת 30° מימין לתופס, ולחצו על בדיקה.

לניסוי

תרגול · חשבו

מטוטלת פוקו מתנדנדת במישור קבוע בחלל, והרצפה מסתובבת מתחתיה. הקו רוחב נעול על 31.8° צפון, ירושלים. כמה שעות לוקח לרצפה להסתובב סיבוב שלם מתחת למטוטלת?

לניסוי

תרגול · בחרו

העבירו את נסיעה עם כדור הארץ לרוחות וסופות. הוריקנים כמעט אף פעם לא נוצרים במרחק של פחות מכ־5° מקו המשווה, אף שהים שם חם מאוד. למה?

לניסוי

תרגול · בחרו

אומרים שמים מתנקזים מהכיור בכיוון אחד בצפון ובכיוון ההפוך בדרום, בגלל אפקט קוריוליס. מה נכון?

לניסוי

תרגול · חשבו

קצב הסיבוב נעול על צדק, 2.42 סיבובים ביממה של כדור הארץ, וקו רוחב על 30° צפון. כמה סיבובים ביממה עושה הקרקע שם סביב הקו האנכי שלה?