thumb|Lo sens de rotacion d'aquela zona de bassa pression torneja au larg d'Islàndia dins lo sens contrari de las agulhas d'un relòtge se deu als efèctes combinats de la fòrça de Coriolis e del gradient de pression. La fòrça de Coriolis es une fòrça inerciala agissent perpendicularament a la direccion del movement d'un còrs en desplaçament dins un mitan (un referencial) el meteis en rotacion unifòrma, tal qu'es vist per un observador partetjant lo meteis referencial. Aquela fòrça es nomenada atal en l'onor de l'engenhaire francés Gaspard Gustave Coriolis.
En fach es pas una fòrça al sens estricte, es a dire l'accion d'un còrs sus un autre, mas puslèu una fòrça fictiva resultant del movement non lineari del referencial el meteis. Aquel l'observator que càmbia de posicion per l'accion de l'acceleracion centripèta del referencial e qu'interprèta tot cambiament de direccion de çò qu'es a l'entorn coma una fòrça invèrsa. L'introduccion d'aquela fòrça permet de simplificar las equacions del movement dins aquela mena de referéncia, del meteis qu'aquel de la fòrça centrifuga.
Istòria
Al sègle XV, se sabiá ja que los vents de l'emisfèri nòrd formavan una vòlta tornejant cap a drecha (sens de las agulhas del relòtge). Los navegadors portugueses que seguissián la còsta d'Africa en cerca de la rota maritima de las Índias encontravan de vents contraris al delà de l'eqüator. Bartolomeu Dias aguèt l'idèa qu'aqueles vents formavan tanben une vòlta tornejant cap a esquèrra (sens invèrse de las aigulhas del relòtge). Utilisava aquela intuicion per navegar mai rapidament cap al sud d'Africa e descobriguèt atal lo Cap de Bona EsperançaJean Favier, Et l’on découvrit le Brésil, dins l'emission radiofonica Au fil de l'histoire, France Inter, 30 de març de 2008.
A la fin del sègle XVIII e al començament del sègle XIX, la mecanica coneguèt de grands desvolopaments teorics. Perqu'èra engenhaire, Gaspard Gustave Coriolis s'interessava a far de la mecanica teorica aplicable dins la compreneson e lo desvolopament de las maquinas industrialas. Es dins son article Sus las equacions del movement relatiu dels sistèmas de còrs (1835) que Coriolis descriguèt matematicament la fòrça que deuriá portar son nom. Dins aquel article, la fòrça de Coriolis apareis coma una compausanta suplementària a la fòrça centrifuga, ela tanben inerciala, sentida per un còrs en movement relativament a un referencial en rotacion, coma aquò poirriá se produire per exemple dins los engranatges d'una maquina.
L'argumentacion de Coriolis èra basada sus una analisi del trabalh e de l'energia potenciala e cinetica dins los sistèmas en rotadion. A l'ora d'ara, la demonstracion mai utilizada per ensenhar la fòrça de Coriolis utiliza las aisinas de la cinematica.
Foguèt pas qu'a la fin del sègle XIX qu'aquela fòrça faguèt son apareisson dins la literatura meteorologica e oceanografica. Lo tèrme « fòrça de Coriolis » apareguèt al començament del sègle XX.
Definicion
right|frame|Sus l'image del naut se vei una bilha s'alunhar en linha drecha dempuèi lo centre d'un disc en rotacion cap al tèrme, es lo punch de vista d'un observator exterior. Sus aquela del bas, notam la trajectòria percorrida per la quite bilha sul disc, es lo punt de vista de la marca en rotacion. En mecanica newtoniana, qualificam la fòrça de Coriolis de fòrça fictiva, o inerciala, a causa qu'existís sonque perque que l'observator se trapa dins un referencial en rotacion alara que cap de fòrça s'exercís per un observator dins un referencial galilean (o referencial inercial).
L'animacion a drecha nos mòstra doncas la diferéncia entre lo punt de vista d'un observator imobil dins un referencial inercial e aquel d'un observator que se desplaça amb un disc en rotacion dins lo meteis referencial. Pel primièr, la bilha fa pas que se desplaçar amb una velocitat constanta dempuèi lo centre del disc cap al bòrd. Per el, i a pas de fòrça en jòc e la bilha se desplaça en linha drecha"Lyons" Modelizacion de l'efècte Coriolis : Lavabós, Coriolis e rotacion de la Tèrra ed: Ministère de l'éducation, de la science et de la recherche; Benoît Urgelli.
Pel segond (lo punch roge), la bilha se desplaça lo long d'un arc de cercle, cap a esquèrra, cambiant de contunh de direccion. Cal doncas una fòrça per explicar aquel deplaçament. Aquela pseudofòrça es la fòrce de Coriolis . Es perpendiculara a l'axe de rotacion del referencial e al vector de la velocitat del còrs en movement. Se lo còrs s'alunha de l'axe de rotacion, s'exercís dins lo sens contrari de la rotacion. Se lo còrs s'apròcha de l'axe de rotacion, s'exercís dins lo meteis sens que la rotacion"Lyons".
Representacion vectoriala
La definidion precedenta perment sonque dificilament d'obtenir la forma exacta de la fòrça de Coriolis. Per aquò, cal efectuar dirèctament lo calcul de l'acceleracion dins la basa de refeéncia accelerada. Ne dedusèm qu'es possible de presentar coma un produch vectorial en utilizant "Lyons" :
ont es la massa del còrs, es un vector unitari parallèl a l'axe de rotacion, es la velocitat angulara instantanèa de rotadion, es la velocitat relativa del còrs al respècte del referencial en movement (vejatz acceleracion de Coriolis).
Pasmens, se pòt multiplicar la velocitat angulara amb , çò que produch lo vector . Aquel vector velocitat-pivotament instantanèu descrich atal a l'encòp la direccion e la velocitat angulara del referencial.
O Una segonda definicion
ont es la massa del còrs, es lo vector acceleracion de Coriolis,
Fòrça de Coriolis e força axifuga Dins l'imatge del disc e de la bilha vist de per avant, aquela darrièra limpa sens frotament e sola la fòrça de Coriolis es presenta dins la referéncia en rotacion. Dins lo cas del movement d'un còrs a la superfícia de la Tèrra, aquel darrièr a son movement pròpri a la superfícia del glòbe. Se desplaça tanben dins l'espaci, amb la rotacion de la planeta, en essent attirat per la gravitat. Subís doncas en mai una autra fòrça fictiva dicha fòrça d'inercia d'entraïnament. Ambedoas s'addicionan:
La fòrça d'entraïnament compren mai d'un tèrmes que la fòrça centrifuga. Coma l'avèm ja vist, la fòrça de Coriolis despend de la velocitat del còrs en movement. La fòrça centrifuga, vertadièrament la fòrça axifuga, se definís ela coma e despend de la posicion (R) del còrs al respèctre de l'axe de rotacion instantanèu. Aquelas doas fòrças pòdon variar se varia mas per un donat, "se pòt dire" que la fòrça centrifuga es la compausanta estatica de la fòrça inerciala se manifestant dins lo referencial en rotacion, alara que la fòrça de Coriolis n'es la compausanta cinematica (cf fòrças d'inercia). Cal en mai comptar amb la fòrça d'inercia ortocentrifuga : ; senon, l'analisi seriá fals.
Exemple simple
Vaquí un cas fòrça simple, qu'exigís l'intervencion de la fòrça de Coriolis per èsser interpretat:
Siá doas massas, M e P, descrivent lo meteis cercle a la meteissa velocitat angulara constanta, dins lo sens dirècte e dins lo sens indirècte. Los dos punchs descrivon lo meteis cercle, existís doncas la meteissa intensitat de fòrça vertadièra Fo centripèta agissent sus M e sus P. Dins li referencial tornejant R(+), M es imobil e P torneja a la velocitat dobla. Dins lo referencial tornejant R(-), situacion opausada. dins R(-): doncas l'acceleracion d'M es quadrupla. Alara la fòrça vertadièra Fo sus M cambièt pas e es anulada per la fòrça centrifuga. Cal doncas de segur qu'una autra fòrça intervenga per qu'M descriga lo cercle! e deu valer 4Fo e èsser centripèta. Es justament çò que dona la formula precedenta. dins R(+): meteis tipe d'analisi.
Applicacions La fòrça de Coriolis permet l'interpretacion de fòrça fenomèns a la superfícia de la Tèrra; par exemple lo movement de las massas d'aire e dels ciclons, la deviacion de la trajectòria dels projectils a granda portada (cf Pariser Kanonen), lo cambi del plan del movement d'un pendul tal que montrat per Foucault dins son experiença del pendul de Foucault en 1851 al Panteon de París, atal que la leugièra deviacion cap a l'èst pendent la casuda liure.
Coriolis en meteorologia e en oceanografia
L'aplicacion mai importanta de la pseudofòrça de Coriolis es sens de plan segur en meteorologia e en oceanografia. En efècte, los movements de granda escala de l'atmosfèra terrèstra son lo resultat de la diferéncia de pression entre diferentas regions de la sisa atmosferica mas son pro lents per que lo desplaçament degut a la rotacion de la Tèrra influéncia la trajectòria d'una mica d'aire. Consideram doncas la circulacion atmosferica mas las meteissas remarcas son validas pels movements de las aigas dins las mars.
Circulacion a l'entorn d'una depression thumb|Diagrama que mòstra cossí los vents son desviats per donar una circulacion antiorària dins l'emisfèri nòrd a l'entorn d'una depression. La fòrça de gradient de pression es en blau, aquela de Coriolis en roge e lo desplaçament en negre
Lo flús d'aire dins una massa d'aire al repaus s'efectua dempuèi las zonas de nauta pression cap a aquelas de bassa pression. Se la Tèrra èra pas en rotacion, la pression d'aire s'egaliseriá doncas lèu e l'atmosfèra vendiá lèu isotròp sens apòrt de calor. Per contre, amb lo rescalfament diferent als pòls e a l'Eqüator que manten una diferéncia de pression, auriam une eternal circulacion entre aqueles dos luòcs. Aquela darrièra circulacion existís prèp de l'eqüator que l'efècte de Coriolis ven nul perque e venon parallèls.
Pasmens, la Tèrra torneja e utilisant la definicion de la fòrça de Coriolis dins un referencial en rotacion, vesèm qu'aquela darrièra aumenta al meteis temps que la velocitat obtenguda pel gradient de pression aumenta mas dins la direccion perpendiculara. Aquò dona une desviacion cap a drecha dins l'emisfèri nòrd (esquèrra dins aquel del sud) d'una mica d'aire en movement. Atal la circulacion de l'aire será antiorària a l'entorn d'una depression e orària a l'entorn d'un anticiclone (emisfèri nòrd). S'agís aquí du vent geoestrofic Écoulement en équilibre Departament de la sciéncias de la Tèrra e de l'atmosfèra; UQAM.
Dins la figura d'esquèrra, vesèm cossí aquò se produch prenent los quatre punchs cardinals coma començament de l'interaccion de las fòrças. Lo gradient de pression (flèchas blavas) amòrça lo desplaçament de l'aire mas la fòrça de Coriolis (flèchas rojas) lo fa desviar cap a drecha (flèchas negras). Lo gradient de pression s'ajusta en direccion amb aquel cambi atal que la fòrça de Coriolis çò qui fa cambiar de contunh la direccion de nòtra mica. Rapidament, lo gradient de pression e la fòrça de Coriolis s'opausan e lo desplaçament de l'aire s'estabiliza seguent una trajectòria perpendiculara al gradient e doncas parallèla a las linhas d'equipression (isobaras). En fach, a causa de la friccion, de la fòrça centrifuga e de las diferéncias de pression dins une region, l'equilibri es jamai vertadièrament atengut e la direccion demorará totjorn leugièrament cap al centre de bassa pression (vejatz Espirala d'Ekman).
Las depressions, tanben nomenadas ciclones, pòdon pas se formar prèp de l'eqüator ont la compausanta orizontala de la fòrça de Coriolis es nula. La variacion de la fòrça de Coriolis dona doncas diferents regims de circulacion atmosferica segon la latitud.
Balistica e cercles inercials thumb|Trajectòria d'un còrs en movement non accelerat Una autra utilizacion practica de la fòrça de Coriolis es lo calcul de la trajectòria dels projectils dins l'atmosfèra. Un còp qu'un obús es tirat o qu'una fusada en vòl sosorbital agotèt son carburant, sa trajectòria es contrarotlada pas pus que par la gravitat e los vents (quand es dins l'atmosfèra). Supausam ara que levam la desviacion deguda al vent. Dins la referéncia en rotacion qu'es la Tèrra, lo sòl se desplaça al respècte de la trajectòria rectilinha que veiriá un observator imobil dins l'espaci. Doncas per un observator terrèstre, cal apondre la fòrça de Coriolis per saber ont lo projectil tornará al sòl.