4. Ruch obrotowy Ziemi

Podobne dokumenty
24 godziny 23 godziny 56 minut 4 sekundy

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

Ruch obiegowy Ziemi. Ruch obiegowy Ziemi. Cechy ruchu obiegowego. Cechy ruchu obiegowego

Ziemia wirujący układ

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

Ściąga eksperta. Ruch obiegowy i obrotowy Ziemi. - filmy edukacyjne on-line. Ruch obrotowy i obiegowy Ziemi.

RUCH OBROTOWY I OBIEGOWY ZIEMI

XXXIX OLIMPIADA GEOGRAFICZNA Zawody III stopnia pisemne podejście 2

Zapisy podstawy programowej Uczeń: 2. 1) wyjaśnia cechy budowy i określa położenie różnych ciał niebieskich we Wszechświecie;

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 5

Tellurium szkolne [ BAP_ doc ]

NACHYLENIE OSI ZIEMSKIEJ DO PŁASZCZYZNY ORBITY. Orbita tor ciała niebieskiego lub sztucznego satelity krążącego wokół innego ciała niebieskiego.

Wyznaczanie długości i szerokości geograficznej z obserwacji astronomicznych.

00013 Mechanika nieba A

I OKREŚLANIE KIERUNKÓW NA ŚWIECIE

Wyznaczanie długości i szerokości geograficznej z obserwacji astronomicznych.

Prawa ruchu: dynamika

14 POLE GRAWITACYJNE. Włodzimierz Wolczyński. Wzór Newtona. G- stała grawitacji 6, Natężenie pola grawitacyjnego.

nawigację zliczeniową, która polega na określaniu pozycji na podstawie pomiaru przebytej drogi i jej kierunku.

BADANIE WYNIKÓW KLASA 1

Odległość kątowa. Liceum Klasy I III Doświadczenie konkursowe 1

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Dynamika: układy nieinercjalne

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Ziemia we Wszechświecie lekcja powtórzeniowa

Ćwiczenie: "Dynamika"

Wędrówki między układami współrzędnych

3a. Ruch obiegowy Ziemi

Mieszkamy na Ziemi wirującej planecie.

5 m. 3 m. Zad. 4 Pod jakim kątem α do poziomu należy rzucić ciało, aby wysokość jego wzniesienia równała się 0.5 zasięgu rzutu?

ZAŁĄCZNIK 17 Lotnicza Pogoda w pytaniach i odpowiedziach

Przykładowe zagadnienia.

Przykładowe zagadnienia.

Rotacja. W układzie związanym z planetą: siła odśrodkowa i siła Coroilisa. Potencjał efektywny w najprostszym przypadku (przybliżenie Roche a):

ZAŁĄCZNIK 7 - Lotnicza Pogoda w pytaniach i odpowiedziach.

1.2. Geografia fizyczna ogólna

ZBIÓR ZADAŃ CKE 2015 ZAKRES ROZSZERZONY

Istnieje wiele sposobów przedstawiania obrazów Ziemi lub jej fragmentów, należą do nich plany, mapy oraz globusy.

Kartkówka powtórzeniowa nr 2

Zadania do testu Wszechświat i Ziemia

Księżyc to ciało niebieskie pochodzenia naturalnego.

b. Ziemia w Układzie Słonecznym sprawdzian wiadomości

Dyfrakcja to zdolność fali do uginania się na krawędziach przeszkód. Dyfrakcja światła stanowi dowód na to, że światło ma charakter falowy.

Astronomia. Wykład IV. Waldemar Ogłoza. >> dla studentów. Wykład dla studentów fizyki

LX Olimpiada Astronomiczna 2016/2017 Zadania z zawodów III stopnia. S= L 4π r L

Współrzędne geograficzne

Aktualizacja, maj 2008 rok

3b. Zadania - ruch obiegowy (wysokość górowania Słońca)

Sztuczny satelita Ziemi. Ruch w polu grawitacyjnym

Wstęp do astrofizyki I

14P POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII. POZIOM PODSTAWOWY (od początku do grawitacji)

Gdzie się znajdujemy na Ziemi i w Kosmosie

Inne Nieba. Gimnazjum Klasy I III Doświadczenie konkursowe nr 4

1. * Wyjaśnij, dlaczego w kalendarzu gregoriańskim wprowadzono lata przestępne na zasadach opisanych powyŝej...

4. Odwzorowania kartograficzne

Pozorne orbity planet Z notatek prof. Antoniego Opolskiego. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Astronomia poziom rozszerzony

Falowanie czyli pionowy ruch cząsteczek wody, wywołany rytmicznymi uderzeniami wiatru o powierzchnię wody. Fale wiatrowe dochodzą średnio do 2-6 m

Wstęp do Geofizyki. Hanna Pawłowska Instytut Geofizyki, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski

Odległość kątowa. Szkoła średnia Klasy I IV Doświadczenie konkursowe 5

Grawitacja - powtórka

A) 14 km i 14 km. B) 2 km i 14 km. C) 14 km i 2 km. D) 1 km i 3 km.

Geografia jako nauka. Współrzędne geograficzne.

Zad. 4 Oblicz czas obiegu satelity poruszającego się na wysokości h=500 km nad powierzchnią Ziemi.

Elementy astronomii w geografii

Cykl Metona. Liceum Klasy I III Doświadczenie konkursowe nr 1

1. Jeśli częstotliwość drgań ciała wynosi 10 Hz, to jego okres jest równy: 20 s, 10 s, 5 s, 0,1 s.

14R2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM ROZSZERZONY

wersja

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

D FAŁSZ D PRAWDA ",==,./. ',<:"'''4''0''7'''' '-' '-_._-._._._._.-.-_.-...,

Podstawy fizyki sezon 1 VII. Pole grawitacyjne*

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 5 Poziom podstawowy

Wiatry OKRESOWE ZMIENNE NISZCZĄCE STAŁE. (zmieniające swój kierunek w cyklu rocznym lub dobowym)

Fizyka Pogody i Klimatu, zima 2017 Dynamika: wykład 1

Czas w astronomii. Krzysztof Kamiński

2. Ziemia we Wszechświecie

Konkurs Astronomiczny Astrolabium III Edycja 25 marca 2015 roku Klasy I III Liceum Ogólnokształcącego Test Konkursowy

PROSZĘ UWAŻNIE SŁUCHAĆ NA KOŃCU PREZENTACJI BĘDZIE TEST SPRAWDZAJĄCY

Skale czasu. dr inż. Stefan Jankowski

WZORY NA WYSOKOŚĆ SŁOŃCA. Wzory na wysokość Słońca

I. Obraz Ziemi. 1. sfery Ziemi 2. generalizacja kartograficzna. 3. siatka geograficzna a siatka kartograficzna. 4. podział odwzorowań kartograficznych

Astronomia Wykład III

Fizyka i Chemia Ziemi

LVII Olimpiada Astronomiczna 2013/2014 Zadania zawodów III stopnia

Wykład 10. Ruch w układach nieinercjalnych

Zadanie 2. (0-2) Podaj dzień tygodnia i godzinę, która jest w Nowym Orleanie. dzień tygodnia... godzina...

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA MATEMATYCZNEGO

Co ważniejsze siły. Wykład Inercjalne układy odniesienia. Transformacja Galileusza 5.2. Nieinercjalne układy odniesienia. Siły bezwładności.

Ziemia jako zegar Piotr A. Dybczyński

14-TYP-2015 POWTÓRKA PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII ROZSZERZONY

Ziemia jako zegar Piotr A. Dybczyński

Jaki jest Wszechświat?

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Astronomia. Znając przyspieszenie grawitacyjne planety (ciała), obliczyć możemy ciężar ciała drugiego.

Podstawy Nawigacji. Kierunki. Jednostki

Kartkówka powtórzeniowa nr 1

PRZED KONKURSEM CZĘŚĆ 13

Transkrypt:

4. Ruch obrotowy Ziemi

Jednym z pierwszych dowodów na ruch obrotowy Ziemi było doświadczenie, wykazujące ODCHYLENIE CIAŁ SWOBODNIE SPADAJĄCYCH Z WIEŻY: gdy ciało zostanie zrzucone z wysokiej wieży, to nie spadnie ono u samej podstawy, lecz na wschód od niej. Przyjęto, że jeżeli Ziemia obraca się wokół własnej osi, to wystąpią różnice w prędkości liniowej podstawy i szczytu wieży. Szczyt wysokiej wieży pokonuje dłuższą drogę, ma zatem większą prędkość liniową. Tę samą prędkość ma znajdujące się na szczycie wieży ciało. Spadając, będzie się ono przemieszczało w kierunku podstawy, która ma mniejszą prędkość, a to oznacza, że spadające ciało wyprzedzipodstawę i spadnie na wschód od niej (przed nią). Ciało spadające swobodnie z wieży spadnie na wschód od podstawy wieży.

Najlepszym dowodem na ruch obrotowy Ziemi jest doświadczenie, jakie przeprowadził w roku 1851 francuski fizyk JEAN BERNARD FOUCAULT. Zawiesił on u szczytu kopuły paryskiego Panteonu (najwyższej wtedy budowli w Paryżu) na długim (67 m) drucie ciężką metalową kulę armatnią (28 kg), która mogła wykonywać swobodnie ruchy wahadłowe we wszystkich płaszczyznach. Gdyby Ziemia nie wykonywała ruchu obrotowego, płaszczyzna wahań nie zmieniłaby się. Już po drugim wahnięciu płaszczyzna wahania wykazała odstępstwo od wyznaczonej na posadzce Panteonu linii pierwszego wahnięcia. Płaszczyzna wahania przemieściła się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Płaszczyzna wahania powróciła do wyznaczonej płaszczyzny po 32 godzinach. Gdybyśmy wahadło Foucaulta umieścili dokładnie nad biegunem, a punkt jego zawieszenia znajdowałby się na osi obrotu Ziemi, to pod płaszczyzną wahania przesuwałyby się południki. Płaszczyzna wahania dokonałaby pełnego obrotu w ciągu doby. Wahadło Foucaulta w Panteonie w Paryżu

Jeszcze innym dowodem na ruch obrotowy Ziemi jest odchylenie ciał poruszających się od równika: na półkuli północnej w prawo, na półkuli południowej w lewo. Stanowi to efekt znanej z fizyki SIŁY CORIOLISA, która wynika z różnic prędkości liniowych punktów leżących na różnych szerokościach geograficznych. Aby to lepiej unaocznić, wyobraźmy sobie, że na równiku znajduje się działo artyleryjskie, z którego oddajemy strzał w kierunku północnym. W wyniku siły Coriolisa pocisk zboczy na prawo. Dzieje się tak dlatego, że prędkość liniowa punktu, z którego pocisk został wystrzelony, jest większa od prędkości liniowej obszarów, w kierunku których ten pocisk zmierza. Dlatego w rezultacie zboczy na prawo. Działanie siły Coriolisa uwzględnia się podczas obliczania torów lotów pocisków artyleryjskich oraz rakiet dalekiego zasięgu. I tak pocisk wystrzelony z 50 stopnia szerokości geograficznej północnej lecący z przeciętną prędkością poziomą 1800 m/s w kierunku południkowym (na północ lub na południe), w ciągu 20 sekund lotu (na 36 km) zboczy o około 40 metrów od celu.

Najbardziej widocznym świadectwem ruchu obrotowego jest pozorna wędrówka sfery niebieskiej i wszystkich ciał niebieskich ze wschodu na zachód, czyli przeciwnie do ruchu obrotowego samej Ziemi (ruch ten odbywa się z zachodu na wschód). Dotyczy to m.in. wszystkich widocznych na naszym niebie gwiazd oraz księżyca. Nie zmieniają swojego położenia jedynie dwa obiekty na naszym niebie (miejsca przecięcia się osi ziemskiej ze sferą niebieską): Północny biegun niebieski (bardzo blisko niego położona jest Gwiazda Polarna), Południowy biegun niebieski (w gwiazdozbiorze Oktanta). Ślady widomego ruchu gwiazd powstałe w wyniku długiego naświetlania

Ziemia obraca się wokół własnej osi z zachodu na wschód. Z tego powodu widzimy ruch sfery niebieskiej w przeciwnym kierunku ze wschodu na zachód.

DOBA GWIAZDOWA odpowiada rzeczywistemu czasowi obrotu Ziemi wokół własnej osi i definiowana jest jako czas pomiędzy dwoma kolejnymi górowaniami punktu Barana lub mogą to być też dwa kolejne górowania dowolnej gwiazdy oprócz Słońca, które jest zbyt blisko Ziemi aby wynik był prawidłowy. wynosi ona 23 godziny 56 minut i 04 sekundy, ulega wydłużeniu o około 0,001 sekundy na stulecie, w starszym paleozoiku wynosiła tylko 21 godzin. DOBĘ SŁONECZNĄ wyznacza odstęp czasu pomiędzy dwoma kolejnymi górowaniami Słońca. Mierzy się ją od jednej kulminacji górnej środka tarczy słonecznej do kolejnej. Ponieważ w życiu codziennym bardzo kłopotliwe byłoby zmienianie daty w południe, ustalono, że w kalendarzu dobę będzie się liczyło od jednego dołowania Słońca do drugiego doba cywilna. Położenie Słońca poniżej horyzontu jest niemożliwe do zaobserwowania, ale moment dołowania wyznacza się przez opozycję wobec dającego się zaobserwować górowania. Kolejną trudność stanowiła niejednostajność ruchu Słońca po sklepieniu niebieskim, wynikająca z eliptycznego kształtu orbity ziemskiej (różnica w obrocie Ziemi w ciągu roku wynosi ± 1 minuta). Wprowadzono zatem dobę średnią słoneczną. Średnia doba słoneczna wynosi około 24 godzin jest ona tym samym dłuższa prawie 4 minuty od doby gwiazdowej.

PRĘDKOŚĆ, z jaką Ziemia wykonuje ruch wokół osi, możemy wyrazić jako prędkość liniowa lub kątowa. PRĘDKOŚĆ KĄTOWA kąt, o jaki przesunie się punkt na powierzchni Ziemi w jednostce czasu. Prędkość ta jest STAŁA dla wszystkich punktów na Ziemi poza biegunami (one są nieruchome ). Pełen kąt zatoczy Ziemia w ciągu 24 godzin. A zatem: 360 : 24 h = 15 /h. PRĘDKOŚĆ LINIOWA oznacza drogę, jaką pokona punkt na powierzchni Ziemi w jednostce czasu. Prędkość ta przez człowieka w zasadzie nie jest odczuwana, ponieważ wraz z Ziemią wszystko porusza się dokładnie z taką samą prędkością. Ten parametr jest ZMIENNY - największy na równiku, malejący w miarę zbliżania się do biegunów, i tak prędkość liniowa punktów wynosi odpowiednio: w pobliżu równika około 1666,66 km/h, na samym równiku wynosi 1669,8 km/h: 40 075 km : 24 h = 1669,8 km/h. na równoleżniku 50 wynosi około 1100 km/h. na biegunach wynosi 0 km/h.

Do najważniejszych konsekwencji (następstw) należą: odchylenie ciał swobodnie spadających zgodnie z kierunkiem ruchu, spadają one na wschód od pionu, obrót wahadła Foucaulta, siła Coriolisa, wpływająca m.in. na ciała/obiekty będące w ruchu: ruch wody spływającej w zlewie, na naszej półkuli przeciwnie do wskazówek zegara, silniejsze podcinanie na naszej półkuli prawych brzegów rzek, lewych na półkuli południowej, szybsze niszczenie prawej szyny na torach biegnących w kierunku północnym, odchylenia pasatów, odchylenie prądów morskich, różnice klimatyczne: o lądy obmywane ciepłymi prądami mają klimat łagodniejszy od lądów obmywanych przez prądy zimne.

Do innych konsekwencji należy: pozorna wędrówka sfery niebieskiej i wszystkich ciał niebieskich ze wschodu na zachód widomy ruch ciał po sklepieniu niebieskim, która wpływa na: następstwo dnia i nocy, pojęcie czasu słonecznego (miejscowego), wschody, górowania i zachody różnych ciał niebieskich (w tym Słońca), zmiany wysokości słońca nad horyzontem, która wpływa m.in. na: ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi, która z kolei wpływa na: kształtowanie się temperatury, opadów, ciśnienia, wiatrów, aktywność życiową organizmów (także i człowieka), działanie siły odśrodkowej, powoduje m.in. uwypuklenie Ziemi w strefie równikowej i spłaszczenie Ziemi w okolicach biegunowych, zwiększenie grubości troposfery nad równikiem i zredukowanie nad biegunami, przemieszczanie się fali pływowej (ale tylko przemieszczanie, przyczyną pływów są bowiem grawitacyjne oddziaływania Księżyca i Słońca).

Materiały pomocnicze do nauki Opracowane w celach edukacyjnych (niekomercyjnych) Opracowanie i redakcja: Sławomir Dmowski Kontakt: kontakt@norwid24.waw.pl WSZELKIE PRAWA ZASTRZEŻONE - KOPIOWANIE ZABRONIONE -