כוח קוריוליס

כוח קוריוליס - כוח מדומה בתנועה סיבובית

כאשר בוחנים תנועה של גוף ממערכת ייחוס מסתובבת (למשל, כדור הארץ עצמו, או פלטפורמה מסתובבת), נדרש להוסיף כוחות "מדומים" (כוחות דמה) כדי שחוקי ניוטון ימשיכו להתקיים באותה מערכת - אלו אינם כוחות "אמיתיים" (אין להם גוף המפעיל אותם), אלא תיקון מתמטי הנובע מכך שמערכת הייחוס עצמה אינה אינרציאלית.

מקור כוח קוריוליס

כוח קוריוליס מופיע רק כאשר לגוף יש מהירות ביחס למערכת המסתובבת עצמה (לא רק מהירות הנובעת מהסיבוב של המערכת). גודלו וכיוונו נתונים על ידי:

$$ \vec{F}_{coriolis} = -2m\vec{\omega}\times\vec{v}_{rel} $$

כאשר \( \vec{\omega} \) הוא וקטור המהירות הזוויתית של המערכת המסתובבת, ו-\( \vec{v}_{rel} \) היא מהירות הגוף ביחס למערכת המסתובבת (לא ביחס למערכת אינרציאלית חיצונית).

כיוון הכוח - תמיד מאונך למהירות

מכיוון שכוח קוריוליס נתון כמכפלה וקטורית עם המהירות, הוא תמיד מאונך לכיוון תנועת הגוף (ביחס למערכת המסתובבת) - הוא אינו יכול לשנות את גודל המהירות, רק את כיוונה. תכונה זו דומה לכוח מרכזי (כמו כוח מגנטי על מטען נע) - הכוח "מסיט" את הגוף הצידה, ללא ביצוע עבודה.

דוגמה קלאסית - תנועה על כדור הארץ המסתובב

גוף הנע על פני כדור הארץ (הנחשב כמערכת מסתובבת, עקב סיבובו סביב צירו) חווה כוח קוריוליס המסיט אותו הצידה - בחצי הכדור הצפוני, הכוח מסיט תנועה ימינה (ביחס לכיוון התנועה); בחצי הכדור הדרומי, שמאלה. אפקט זה אחראי, למשל, על כיוון הסיבוב של מערכות מזג אוויר גדולות (ציקלונים).

נקודה חשובה לזכור

כוח קוריוליס קיים רק במערכת הייחוס המסתובבת עצמה - צופה חיצוני, הנמצא במערכת ייחוס אינרציאלית (לא מסתובבת), אינו "רואה" כוח זה כלל; הוא רואה רק את התנועה ה"אמיתית" (הישרה, לפי חוק ניוטון הראשון) של הגוף, ואת העובדה שמערכת הייחוס עצמה מסתובבת מתחתיו.