Aceleración centrífuga y de Coriolis

Cinemática

Movimiento curvilíneo

Magnitudes cinemáticas

Movimiento bajo la 
aceleración constante
de la gravedad

Composición de
movimientos

Apuntar un cañón para
dar en un blanco fijo

Bombardear un blanco
móvil desde un avión

Física en el juego
del baloncesto

Prescindiendo del tablero

Efecto del tablero.

Coeficiente de restitución

Dispersión del balón 
por el aro

Movimiento relativo de
rotación uniforme

Aceleración centrífuga
  y de Coriolis

Aceleración centrífuga

Actividades

En este página no se va a deducir la fórmula de la aceleración de Coriolis ni la centrífuga, sino que se explicarán sus efectos sobre un cuerpo que cae verticalmente en el hemisferio Norte desde una altura h.

En esta página supondremos que el observador está en un sistema NO inercial, en rotación solidariamente con la Tierra. Se complementa este estudio con la explicación de los efectos de la aceleración de Coriolis desde el punto de vista de un observador inercial.

Aceleración de Coriolis

La fórmula de la aceleración de Coriolis es

a_co=-2w ´ v

donde w es la velocidad angular de rotación del planeta, y v es la velocidad del cuerpo medida por el observador no inercial. El ángulo l es la latitud del lugar considerado.

Como podemos apreciar en la figura de más abajo, el vector velocidad angular w forma un ángulo igual a la latitud l con la dirección Norte-Sur en el plano local

La aceleración de Coriolis en el hemisferio Norte está dirigida hacia el Este y su módulo es

a_y=2w v·sen(90+l )=2w v·cosl

A lo largo del eje Z la aceleración es la de la gravedad a_z=g₀

En el plano local tenemos la composición de dos movimientos

• Uniformemente acelerado a lo largo del eje Z

• Acelerado (aceleración variable) a lo largo del eje Y

Se ha supuesto que el cuerpo parte del reposo desde la posición z=h, y=0.

Ejemplo:

Si estamos situados en el plano del ecuador l =0, y el cuerpo se deja caer desde una altura de 100 m, tenemos una desviación y=2.2 cm, que no se puede apreciar a simple vista.

Aceleración centrífuga

Si estamos en el hemisferio Norte, en un lugar de latitud l . Una partícula situada en este punto describe una circunferencia de radio r=R·cosl . La aceleración centrífuga es radial y dirigida hacia afuera, tal como se indica en la figura, su modulo es

a_c=w ²r= w ²R·cosl .

La aceleración centrífuga se descompone en dos,

• Componente en la dirección radial, que disminuye la aceleración g₀ de la gravedad
• Componente en la dirección Norte-Sur (eje X), que desvía los cuerpos hacia el Sur. El valor de esta componente es
  a_x=a_c·senl=w²R·cosl ·senl. Esta aceleración es nula cuando estamos en el plano ecuatorial l =0.

Un móvil que cae, describe un movimiento uniformemente acelerado a lo largo del eje X.

Ejemplo:

La desviación hacia el sur de un cuerpo que cae desde una altura de 100 m en un punto de latitud l =45º es x=17.2 cm, muy pequeña para ser apreciada a simple vista.

Actividades

• Introducir el valor de la latitud l .
• Introducir la altura h.

Calcular las desviaciones producidas por la aceleración de Coriolis y la aceleración centrífuga y comprobar el resultado con el programa interactivo.