Diferencies ente revisiones de «Efeutu Coriolis»

Ensin cambiu de tamañu ,  hai 1 añu
m
Preferencies llingüístiques
m (Iguo testu: -"erru" +"error")
m (Preferencies llingüístiques)
[[Archivu:Parabolic_dish_ellipse_oscill.gif|400px|thumb|right|Una bolina mover ensin resfregón sobre un platu de seición parabólica que ta xirando a velocidá constante. La gravedá tira de la bolina escontra'l centru con una fuerza directamente proporcional a la distancia al respective de ésti. La fuerza centrífugo (o, meyor dichu, l'ausencia de fuerza centrípeto) tira de la bolina escontra fuera. El caltenimientu del momentu angular camuda la velocidá angular de la bolina cuando ésta muévese escontra dientro (acelera) y escontra fuera (frena). Tamién puede espresase diciendo que, pa caltener la so velocidá llineal, la bolina camuda la so velocidá angular al variar la distancia respecto a la exa. Sía que non, la magnitú subxacente ye la inercia y l'esviación que sufre la bolina con al respective de la direccióndireición de los radios ye l'efeutu Coriolis.<br />''Esquierda'': El movimientu reparáu dende un puntu de vista esternu.<br/>''Derecha'': El movimientu vistu dende un puntu de vista solidariu col [[sistema non inercial]].]]
 
El '''efeutu Coriolis''', descritu en [[1836]] pol científicu francés [[Gaspard Coriolis|Gaspard-Gustave Coriolis]], ye l'efeutu que se repara nun [[sistema de referencia]] en [[movimientu de rotación|rotación]] cuando un cuerpu atópase en movimientu respecto de dichu sistema de referencia. Esti efeutu consiste na esistencia d'una [[aceleración]] ''relativa'' del cuerpu en dichu sistema en rotación. Esta aceleración ye siempres perpendicular a la exa de rotación del sistema y a la velocidá del cuerpu.
Por cuenta de que l'oxetu sufre una aceleración dende'l puntu de vista del observador en rotación, ye como si pa ésti esistiera una [[fuerza]] sobre l'oxetu que lu acelera. A esta fuerza llámase-y ''fuerza de Coriolis'', y nun ye una fuerza real nel sentíu de que nun hai nada que la produza. Trátase pos d'una [[fuerza inercial]] o ficticia, que s'introduz pa esplicar, dende'l puntu de vista del sistema en rotación, l'aceleración del cuerpu, que'l so orixe ta en realidá, nel fechu de que'l sistema d'observación ta rotando.
 
Un exemplu canónicu d'efeutu Coriolis ye l'esperimentu imaxinariu nel que disparamos un proyectil dende l'Ecuador en direccióndireición norte. El cañón ta xirando cola tierra escontra l'este y, por tanto, imprime al proyectil esa velocidá (amás de la velocidá escontra alantre al momentu de la impulsión). Al viaxar el proyectil escontra'l norte, sobrevuela puntos de la tierra que la so velocidá llineal escontra l'este va menguando cola llatitú creciente. La [[inercia]] del proyectil escontra l'este fai que la so velocidá angular aumente y que, por tanto, alantre a los puntos que sobrevuela. Si'l vuelu ye abondo llargu (ver cálculos a la fin del artículu), el proyectil va cayer nun meridianu asitiáu al este d'aquél dende'l cual disparóse, a pesar de que la direccióndireición del disparu foi esactamente escontra'l norte. Finalmente, l'efeutu Coriolis, al actuar sobre mases d'aire (o agua) en llatitúes entemedies, induz un xiru al esviar escontra l'este o escontra l'oeste les partes d'esa masa que ganen o pierdan llatitú o altitú nel so movimientu.
 
== Introducción ==
[[Archivu:Coriolis effect14.png|thumb|L'enclín de xiru varia según l'hemisferiu consideráu. La ilustración amuesa'l patrón pa los anticiclones. Les umbaes xiren en sentíu opuestu.|300 px]]
La fuerza de Coriolis ye una [[fuerza ficticio]] qu'apaez cuando un cuerpu ta en movimientu con al respective de un sistema en rotación y descríbese el so movimientu nesi referencial. La fuerza de Coriolis ye distinta de la [[fuerza centrífugo]]. La fuerza de Coriolis siempres ye perpendicular a la direccióndireición de la exa de rotación del sistema y a la direccióndireición del movimientu del cuerpu vista dende'l sistema en rotación. La fuerza de Coriolis tien dos componentes:
* una componente tanxencial, debida a la componente radial del movimientu del cuerpu, y
* una componente radial, debida a la componente tanxencial del movimientu del cuerpu.
<math>\dot\mathbf{r} = \sum_{i=1}^3 {\dot r_i \mathbf{y}_i} + \sum_{i=1}^3 {r_i \dot \mathbf{y}_i} = \sum_{i=1}^3 {\dot r_i \mathbf{y}_i} + \mathbf{r} \times \boldsymbol{\Omega}_{ar}</math>
||left}}
Una aceleración ye un cambéu na magnitú o na orientación de la velocidá respecto del tiempu. Pa esa demostración considérase un movimientu que nun varia la magnitú de la so velocidá, esto ye, que nun ta sometíu a fuerces que tengan dalguna componente na direccióndireición del movimientu. Entós:
{{ecuación|
<math>\mathbf{a}_{abs}(P) =
== Meteoroloxía, oceanografía y fuerza de Coriolis ==
[[Archivu:Coriolis.JPG|left]]
L'exemplu más vultable de manifestación del efeutu Coriolis dase cuando mases d'aire o d'agua muévense siguiendo [[meridianu|meridianos]] terrestres, y la so trayeutoria y velocidá vense modificaes por él.<ref>[http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:489867/FULLTEXT02.pdf ''An Intuitive Approach to the Coriolis Effect'' Kristian Silver. Bachelor Thesis in Meteorology. Department of Earth Sciences, Uppsala University. Testu completu en PDF]</ref> N'efeutu, los vientos o corrientes oceániques que se mueven siguiendo un meridianu esviar acelerando na direccióndireición de xiru (esti) si van escontra los polos o al contrariu (oeste) si van escontra l'ecuador. Puede añedir, que por consecuencia, nel Ecuador, nun hai efeutu de Coriolis. La manifestación d'estes esviaciones produz, de manera análoga al xiru de la bolina amosáu de primeres, que les umbaes tiendan a xirar nel hemisferiu sur nel sentíu de les aguyes del reló y, nel hemisferiu norte, en sentíu contrariu.
 
L'efeutu de la fuerza de Coriolis tendrá de considerase siempres que s'estudie'l movimientu de [[fluyíos]] y tamién el de cualquier oxetu móvil sobre esferes o superficies planes en rotación. Esto inclúi a los planetes gaseosos del [[sistema solar]], el [[Sol]] y toles [[estrelles]] y, nel planeta [[Tierra]], el movimientu de les agües de los [[ríu|ríos]], los [[llagu|llagos]], los [[océanu|océanos]] y, poques gracies, de l'[[atmósfera]]. L'efeutu de Coriolis prediz que siempres que se reparen los movimientos xiratorios d'esos cuerpos, los [[vórtice]]s van siguir la norma descrita pa les umbaes y anticiclones terrestres.<ref>[http://www.lextalus.com/pdf/The%20Coriolis%20Effect.pdf ''The Coriolis Effect – a conflict between common sense and mathematics'' Anders Persson, The Swedish Meteorological and Hydrological Institute, Norrköping, Sweden]</ref>
<math> 2R= \textstyle{V\over\omega\sin(45^\circ)}=\textstyle{250\over 7{,}292\cdot 10^{-5}\sin(45^\circ) }=4{,}846\cdot 10^6\ \mathrm{m}</math>
||left}}
De xacíu, el pilotu va correxir esta esviación, pero nun paez posible que pueda estremala de los efectos del vientu o de los errores de reglaje de la posición neutra de los alerones de direccióndireición y de fondura.
 
=== Balística ===
<!-- === Diferencia ente los tiempos de vuelu na ida y vuelta d'un mesmu trayeutu ===
Vamos Tomar como exemplu'l Trayeutu [[Frankfurt]] - [[Bogotá]]. Intuitivamente podría afirmase que'l tiempu de vuelu de Frankfurt a Bogotá ye más curtiu porque la tierra xira escontra l'este y l'avión dirixir escontra l'oeste. Esto ye, Bogotá se -y "avera" al avión. Nel regresu tendría de ser más llargu'l vuelu porque Frankfurt se -y "alloña" al avión. Sicasí, el fechu ye que'l tiempu de vuelu FRA - BOG ye de 12h ~y el de BOG - FRA ~10h. Esto debe a lo siguiente:
L'avión nun volar lo suficientemente alto pa escapar el campu gravitacional de la tierra. Esto ye, l'avión permanez nel marcu de referencia del planeta. Falar de que Frankfurt ta alloñándose ye erróneu. Consideremos un helicópteru que xube en Bogotá y caltiense nel mesmu puntu nel aire per unes hores. ¿Atópase dichu helicópteru dempués d'esi tiempu nel Pacíficu? Efectivamente non. Hipotéticamente podríamos considerar la rotación de la tierra y concluyir lo mesmo al pensar de la siguiente manera: Asumamos como simplificación que la rotación de la tierra ye de 1600&nbsp;km/h independiente de la llatitú (lo cual ye físicamente incorrectu, como vamos ver depués). Pa nós en [[Aeropuertu Internacional El Doráu|El Doráu]] antes de desapegar tamos n'estáu de reposu, pero pal astronauta na [[Estación Espacial Internacional]] tamos moviendo a 1600&nbsp;km/h. Anque Frankfurt tea alloñándose a esta velocidá, nós nin habiendo despegáu, tamos escorrer a 1600&nbsp;km/h. De la mesma manera, si tuviéramos nel [[Aeropuertu de Frankfurt del Meno|Flughafen Frankfurt]], Bogotá taría averándosenos a 1600&nbsp;km/h y nós alloñando d'ella a 1600&nbsp;km/h. Poro, pa nós na Tierra ye como si dambes ciudaes tuvieren en reposu. La rotación de la Tierra nun puede xugar entós un rol na diferencia de los tiempos de vuelu. Nesti puntu tenemos de correxir el camientu que formuláramos enantes: la rotación de la tierra nun ye igual en toles sos llatitúes (máxima nel ecuador, mínima/nula nos polos). Pa entender qu'efeutu tien ta diferencia de velocidaes, recordemos les nueses esperiencies infantiles sobre una rueda xiratoria nun parque. Dempués de ser puestos en rotación, sentíamos un "emburrión" en direccióndireición de la rotación al intentar dir de fuera escontra'l centru de la rueda. Lo mesmo asocéde-y al aire al dir del ecuador a los polos, yá que esiste una diferencia de temperatura considerable ente estos. Esti "emburrión" que sufrimos nós nel parque y el vientu nel so viaxe ye la famosa fuerza de Coriolis. L'aire mover escontra l'este y preséntase como una resistencia pal avión viaxando escontra l'oeste como ye'l casu del trayeutu Frankfurt-Bogotá. Nel trayeutu Bogotá-Frankfurt viaxamos "vientu en [[popa]]". -->
 
==Efeutu Eötvös==
Pero tamién hai componentes verticales del efeutu Coriolis que son significativos. Los oxetos que viaxen escontra l'este a gran velocidá van esviase escontra riba (van paecer más llixeros), ente que los que lo faigan escontra l'oeste van esviase escontra baxo (van paecer más pesaos). Esto conozse como'l [[efeutu Eötvös]]. Esti componente vertical del efeutu Coriolis ye mayor nel ecuador, y amenórgase a cero nos polos.
 
Otru casu a tener en cuenta ye'l d'oxetos que viaxen en direccióndireición perpendicular al planu terrestre. Aquellos que se muevan enriba a gran velocidá van esviar escontra l'oeste y los que lo faigan escontra baxo van esviase escontra l'este. L'efeutu de nuevu algama'l so máximu nel ecuador y ye 0 nos polos (nel ecuador un movimientu vertical ye perpendicular a la exa de rotación y nos polos sicasí ye paralelu y polo tanto l'efeutu causáu por Coriolis nesi casu ye 0).
 
===Esplicación intuitiva===
[[File:Earth and train 2FPS.gif|center|Earth and train]]
 
:1. El tren viaxa escontra l'oeste: Nesti casu'l movimientu ye en direccióndireición contraria a la de rotación, polo tanto nel sistema de referencia en rotación de la tierra'l términu causáu pol efeutu Coriolis ta dirixíu escontra la exa de rotación, nel ecuador esto ye escontra baxo, aplicando la fórmula del efeutu Coriolis el tren y los sos pasaxeros tendríen de ser más pesaos mientres se mueven escontra l'oeste.
:*Si reparamos el tren nel sistema de referencia inercial dende'l puntu fixu sobre'l [[Polu Norte]], reparamos qu'a esa velocidá esti caltiense inmóvil ente que la Tierra rota sol tren, por tantu la única fuerza qu'actúa sobre'l tren ye la [[gravedá]] y la fuerza de [[Reacción mecánica|reacción]] de les víes. Esta fuerza ye mayor (un 0,34%)<ref name=Persson /> que la fuerza total resultante esperimentada pol tren cuando esta en reposu (y rotando xuntu cola Tierra). L'efeutu Coriolis dexa esplicar esta diferencia nel nuesu sistema de referencia en rotación.
:2. El tren párase: Dende'l nuesu puntu de vista na tierra (sistema de referencia en rotación) la velocidá del tren ye 0 y por tantu la fuerza derivada de Coriolis ye tamién 0 polo que tanto'l tren como los sos pasaxeros recuperen el so pesu normal.
:*Dende'l puntu de vista fixu sobre la Tierra nel sistema de referencia inercial, el tren xira nesti casu xuntu col restu de la Tierra. Un 0,34 per cientu de la fuerza de la gravedá apurre la [[fuerza centripeta]] necesaria pa consiguir el movimientu circular nesi sistema de referencia. El restu de la fuerza que podría midise usando una báscula, causaría que'l tren y los sos pasaxeros fueren más llixeros que nel casu anterior.
:3. El tren camuda la so direccióndireición y viaxa escontra l'este. Nesti casu al movese na mesma direccióndireición que la rotación terrestre, l'efeutu de Coriolis va tar dirixíu pa escontra fora de la exa de rotación, esto ye, escontra riba. Esta fuerza va causar que'l tren y los sos pasaxeros rexistren un menor peso que cuando s'atopaben en reposu.
[[File:Eotvos efect on 10Kg.png|thumb|350 px|Gráficu de la fuerza esperimentada por un oxetu de 10 kilogramos en función de la so velocidá de desplazamientu pol ecuador terrestre (dientro del sistema de referencia en rotación). (Los valores positivos na exa de fuerza tán dirixíos escontra riba. Los valores positivos na exa de velocidá tán dirixíos escontra l'este y los negativos escontra l'oeste).]]
:*Vistu dende l'espaciu, nel sistema de referencia inercial el tren al viaxar escontra l'este va sumar la so velocidá a la de la tierra y por tantu va vese xirando al doble de velocidá que cuando taba en reposu y por tantu la cantidá de fuerza centrípeto necesaria pa caltener el movimientu circular ye mayor amenorgando la fuerza neto actuando sobre les víes escontra'l centru de la tierra. Esta diferencia de fuerza ye la esplicada enantes pol términu de Coriolis en sistema de referencia en rotación.
Esto esplica por que los proyectiles a alta velocidá que se disparen escontra l'este esviar escontra riba ente que si son disparaos escontra l'oeste la esviación ye escontra baxo. Esta componente vertical del efeutu de Coriolis denominar el [[Efeutu Eötvös]].<ref>{{cita llibru|apellíu=Rugai|nome=Nick|títulu=Computational Epistemology: From Reality To Wisdom|fecha=1 d'avientu de 2012|idioma=inglés|publicación=Lulu.com|isbn=1300477237|páxina=304|url=https://books.google.es/books?id=KUIJBAAAQBAJ&pg=PA303&dq=eotvos+effect+equator&hl=ye&sa=X&vei=0CCwQ6AEwAjgUahUKEwj27PyPrt_HAhUJ1hQKHYwVBN0#v=onepage&q=eotvos%20effect%20equator&f=false|fechaacceso=6 de setiembre de 2015}}</ref>
 
Podemos usar l'exemplu pa esplicar por que el efeutu Eötvös empieza a amenorgase n'oxetos que viaxen escontra l'oeste una vegada qu'el so [[Velocidá#Velocidá_instant.C3.A1nea|velocidá tanxencial]] supera la velocidá de rotación de la tierra (465 m/s nel ecuador). Si'l tren que viaxa escontra l'oeste nel exemplu amonta la so velocidá nesa direccióndireición y reparar dende'l sistema de referencia inercial nel espaciu vamos ver qu'empieza a rotar alredor de la tierra que xira debaxo en direccióndireición contraria. Pa caltener esa trayeutoria circular, parte de la fuerza de la gravedá qu'emburria al tren contra les víes actuaría como fuerza centrípeto. Una vegada que'l tren doblara la so velocidá a 930 m/s la fuerza centrípeto sería igual a la esperimentada cuando'l tren atópase paráu. Dende'l puntu de vista del sistema de referencia inercial en dambos casos el tren ta rotando a la mesma velocidá (465 m/s) solo qu'en direccionesdireiciones opuestes. Polo tanto la fuerza ye la mesma y por tantu l'efeutu Eötvös atayaríase dafechu a esa velocidá. Cualquier oxetu que se mueva escontra l'oeste a una velocidá cimera a 930 m/s nun esperimentara una esviación escontra baxo, si non escontra riba. El gráficu de la derecha ilustra la fuerza causada pol efeutu Eötvös qu'esperimentaría un oxetu de 10 gramos nel tren del exemplu en función de la so velocidá. La forma parabólica del gráficu esplícase porque la fórmula de la [[fuerza centrípeto]] ye proporcional al cuadráu de la velocidá tanxencial. Nel sistema de referencia inercial la parte de baxo de la parábola taría centrada nel orixe. El desplazamientu del orixe esplícase porque tamos usando'l sistema de referencia en rotación de la tierra. Reparando'l gráficu podemos comprobar que l'efeutu Eötvös nun ye simétricu, y que la fuerza escontra baxo esperimentada por un oxetu viaxando escontra l'oeste a gran velocidá ye menor que la fuerza escontra riba esperimentada pol mesmu oxetu viaxando en direccióndireición al este a la mesma velocidá.
 
== Aplicación práutica ==
Una aplicación práutica de la fuerza de Coriolis ye'l [[caudalímetro]] másico, un preséu que mide'l caudal másico d'un fluyíu que circula al traviés d'una tubería. Esti preséu foi comercializáu en [[1977]] por Micro Motion Inc.
 
Los caudalímetros normales miden el [[caudal (fluyíu)|caudal]] volumétrico, que ye proporcional al caudal másico namái cuando la densidá del fluyíu ye constante. Si'l fluyíu tien una variación de [[densidá]] o contién [[burbuya|burbuyes]], entós el caudal volumétrico, multiplicáu pola densidá, nun va ser esactamente igual al caudal másico. El caudalímetro másico de Coriolis funciona aplicando una fuerza de vibración a un tubu curvado al traviés del cual pasa'l fluyíu. L'efeutu Coriolis crea una fuerza nel tubu perpendicular a dambes direccionesdireiciones: la de vibración y la direccióndireición de la corriente. Esta fuerza midir pa llograr el caudal másico. Los caudalímetros de Coriolis pueden usase amás con [[fluyíu non newtoniano|fluyíos non newtonianos]], nos cualos los caudalímetros normales tienden a dar resultaos errónees. El mesmu preséu puede usase pa midir la densidá del fluyíu. Esti preséu tien una novedá adicional, que consiste en que'l fluyíu ta nun tubu llisu, ensin partes móviles, que nun precisa llimpieza nin caltenimientu y presenta una cayida de presión bien baxa.
 
== Ver tamién ==