ما اثر قوة كوريوليس

ما أثر قوة كوريوليس؟

تأثير كوريوليس هو ما يجعل الطائرات والتيارات الهوائية والصواريخ والرياح التي تنتقل لمسافات طويلة حول الكرة الأرضية، تبدو وكأنها تتحرك في منحنى وليس في خط مستقيم، وقد تم تسمية تأثير كوريوليس بهذا الاسم نسبة إلى عالم الرياضيات والفيزيائي الفرنسي غاسبارغوستاف دي كوريوليس (1792-1843).

إنَّ قوة كوريوليس تؤثر بشكل مباشر على أشكال الطقس المختلفة، وتؤثر كذلك على التيارات البحرية، وعلى الرغم من أهمية تأثير كوريوليس إلا أن الكثيرين لم يسمعوا به.

كيف تحدث قوة كوريوليس؟

تحدث قوة كوريوليس نتيجة دوران الأرض ، مما يؤدي إلى انحراف الهواء في الغلاف الجوي بدلاً من الدوران في نمط مستقيم، ويكون انحراف الهواء باتجاه اليمين في نصف الكرة الشمالي ونحو اليسار في نصف الكرة الجنوبي، مما يُنتج مسارات منحنية.

إنَّ العالم كوريوليس درس انتقال الطاقة في الأنظمة الدوارة، فقد درس حركة نواعير الماء، واستنتج أنه لو لم تدر الأرض وظلت ثابتة، فسوف يدور الغلاف الجوي في المنطقة ما بين القطبين ذوي الضغط المرتفع، وخط الاستواء الذي يتميز بالضغط المنخفض ذهابًا وإيابًا، وينحرف الهواء المنتشر بدلاً من الدوران في نمط مستقيم.

خصائص قوة كوريوليس

لقوة كوريوليس عدة خصائص تميزها عن أنواع القوى الفيزيائية الأخرى، وفيما يلي أهمها:

• تعمل قوة كوريوليس على عناصر غير مرتبطة بقوة بالكرة الأرضية.
• تعمل دائمًا على تحويل مسار العناصر إلى يمين اتجاه حركته في نصف الكرة الشمالي، أو يسار حركته في نصف الكرة الجنوبي.
• مقدار قوة كوريوليس عند خط الاستواء يساوي صفر، ويبلغ الحد الأقصى له عند القطبين الشمالي والجنوبي للكرة الأرضية.
• العلاقة بين قوة كوريوليس و سرعة دوران الأرض طردية، أي تعتمد مقدار قوة كوريوليس على معدل سرعة دوران الأرض، ويزداد مقدار القوة إذا زاد معدل دوران الأرض.
• إذا توقفت الأرض عن الدوران، فإن قوة كوريوليس يكون مقدارها صفرًا.

بندول فوكو وقوة كوريوليس

بندول فوكو منسوب إلى العالم ليون فوكو (بالإنجليزية:Léon Foucault)، وهو بندول ذو محور رأسي، صمم خصيصاً لتوضيح حركة دوران الأرض والتي ترتبط بتشكل قوة كوريوليس، بحيث يمكنه التأرجح ذهاباً وإياباً في أي اتجاه حول محوره الرأسي دون وجود مقاومة.

ولتطبيق بندول فوكو على القطب الشمالي للكرة الأرضية، يتم ضبطه لتحديد المجال الذي يمكن للبندول التأرجح فيه، وبالمراقبة من سطح الأرض يمكن رؤية حركة البندول مرة كل 24 ساعة، فتغير مسار البندول ليس بسبب تأرجحه، بل سببه هو دوران الأرض تحته.

ولتوضيح كيفية عمل بندول فوكو ومم يتكون البندول، تطبق التجربة التالية:

الأدوات اللازمة لصنع بندول فوكو

يمكن صنع بندول فوكو بواسطة مواد بسيطة مثل:

• كيس من القماش.
• رمل جاف ناعم.
• كيس قمامة كبير.
• مسمار.
• خيط نايلون.

خطوات صنع بندول فوكو

إنّ طريقة عمل البندول بسيطة، ويتم باستخدام المواد المذكورة في الفقرة السابقة، ثم اتباع الخطوات التالية بالترتيب:

1. ملء الكيس بالرمل.
2. التأكد من عدم وجود ثقوب في الكيس عن طريق رفعه وهزه برفق.
3. إغلاق الكيس وتعليقه في مكان مرتفع.
4. صنع ثقب في قاع الكيس بحجم رأس القلم باستخدام أداة حادة حتى لا يخرج الرمل بسرعة كبيرة.
5. التحقق من معدل التدفق، ويجب أن يكون التدفق بطيئًا وثابتًا.
6. إغلاق الفتحة بشريط لاصق.
7. فرد كيس قمامة تحت البندول بحيث يغطي المنطقة المحيطة.
8. التأكد من أن الكيس معلق بشكل مستقيم نحو الأسفل وضبط الخيط الحامل أو الكيس إذا لزم الأمر.
9. سحب كيس الرمل للخلف قليلًا مع إبقاء الخيط الحامل له مشدودًا حتى يصل ارتفاعه إلى حوالي 4 أقدام (1.2 متر) فوق الأرض.
10. إزالة الشريط اللاصق من الفتحة للسماح بالرمل بالخروج، فيبدأ تأرجح البندول في خط مستقيم ولا ينبغي أن يتأرجح في مسار قطع ناقص.
11. ترك الكيس يتأرجح لمدة زمنية، مع دفعه برفق كلما بدأ في التباطؤ.
12. مراقبة آثار الرمال على كيس القمامة، ويعتمد اتجاه وطول المسافة بين كل أثر وآخر على مكان الشخص في الكرة الأرضية وعلى خط العرض الذي يقف عليه.