Кориолисова сила инерции

Со школы все знают, что при переходе от одной инерциальной системы отсчета в другую законы Ньютона не меняются. Однако данное замечание верно лишь для инерциальных систем отсчета. А что же будет происходить при переходе из инерциальной системы отсчета в неинерциальную, например, вращающуюся? Ответ на этот вопрос очень важен, так как сама планета Земля является вращающейся системой отсчета, и мы не можем ее считать инерциальной. Чтобы использовать законы Ньютона в неинерциальных системах отсчета были придуманы силы инерции, которые добавляются в правую часть второго закона Ньютона (к произведению массы тела на его ускорение). Одна из таких сил называется кориолисовой силой инерции. 

Движение неинерциальных систем отсчета можно разложить на поступательное и вращательное. Кориолисова сила инерции действует в неинерциальных системах отсчета, которые имеют вращательную составляющую движения, и приложена к телам, движущимся относительно таких неинерциальных систем. Для начала рассмотрим инерциальную систему отсчета. Пусть у нас есть диск, относительно которого в направлении ОА движется шарик массой m со скоростью v. Очевидно, что в этом случае траектория шарика будет прямая ОА. Если же диск будет вращаться, то траектория шарика будет кривая ОВ. Причем скорость шарика относительно диска меняет свое направление. 

Рассмотрим движение относительно диска, разложив его на равномерное движение вдоль оси ОХ и равноускоренное с ускорением, действующим перпендикулярно скорости v (т.к. скорость меняет свое направление). Для наблюдателя, находящегося в лабораторной системе отсчета, диск по-прежнему движется прямолинейно. 

А для наблюдателя, находящегося в системе отсчета, связанной с диском, шарик имеет ускорение, направленное перпендикулярно его скорости движения и равное ak=2vω, а, значит, Fкор = 2mvω. При движении тела параллельно оси вращения (в трехмерном случае) кориолисова сила равна нулю, поэтому в общем случае для движения во вращающихся системах отсчета в трехмерном пространстве рассматривая движение аналогично тому, как было рассмотрено движение шарика относительно диска, можно прийти к выводу, что кориолисова сила находится по формуле , Fкор = 2m[vxω]. 

Кориолисова сила в природе – частое явление. При стрельбе снайпера в северном полушарии на большое расстояние возможно значительное (для снайпера) отклонение пули в восточное направление (в южном полушарии отклоняется на запад). При движении поездов в севером полушарии правый рельс железных дорог изнашивается быстрее, чем левый в севером полушарии (в южном полушарии быстрее изнашивается левый). Правый берег рек, текущих в северном полушарии сильнее подмывается, чем левый (как вы уже догадались, в южном полушарии наоборот). Все это – следствия действия кориолисовой силы.