Приложение 4. Сила Кориолиса

смотрите Финальную Модель: http://www.falsehood.me/
Первая версия оставлена лишь для истории !!!

Главным доказательством вращения Земли до полетов в космос являлась сила Кориолиса.
Чего только эта сила не вытворяет, убеждая скептиков. Но, к сожалению, все доказательства какие-то фундаментальные, статичные во времени, а потому не столь впечатляющие, как хотелось бы. И человеческий гений придумал простую и осязаемую демонстрацию: маятник Фуко.
Этот маятник был подвешен в 1861 году под купол Пантеона и своим вращением наглядно демонстрировал торжество науки.
Но... всё кругом враньё! Попробуем же поверить алгеброй небесную гармонию.  Что такое сила Кориолиса? Рассмотрим простой пример:

Мы стреляем из пушки на Северном полюсе строго перпендикулярно экватору.
На левом рисунке изображена траектория, которую мы наблюдали бы, если бы Земля не вращалась. Снаряд бы попал в "Цель" в Атлантическом океане. Но Земля вращается. И пока снаряд летит к экватору, цель смещается со скоростью вращения Земли на экваторе. В итоге снаряд падает не в Атлантику, а на голову бедных боливариан.
Поместим в "Цель" наблюдателя. Он увидит некую криволинейную траекторию снаряда - тот будет отклоняться от прямой к наблюдателю тем сильнее, чем больше радиус вращения его проекции на землю.
Как же мы можем рассчитать движение такого снаряда? Казалось бы, какие проблемы? Берем сферические координаты и задаем снаряду два вектора скорости: один - к экватору, а второй - относительно оси вращения Земли. Но наука не любит простых путей. Она подошла к этому вопросу фундаментально.
Согласно первому закону Ньютона, снаряд движется по инерции, так как на него не действуют никакие силы, заставляющие его свернуть с прямого направления на экватор. Но наблюдатель же видит, что снаряд отклоняется. Значит, на него действует сила, иначе нарушается закон Ньютона. И такую силу придумали: силу Кориолиса.
Сила Кориолиса не является «настоящей» в смысле механики Ньютона. При рассмотрении движений относительно инерциальной системы отсчета такая сила вообще не существует. Она вводится искусственно при рассмотрении движений в системах отсчета, вращающихся относительно инерциальных, чтобы придать уравнениям движения в таких системах формально такой же вид, что и в инерциальных системах отсчета.
Это цитата из "
Физические основы механики: Учебное пособие": http://window.edu.ru/window/library/pdf2txt?p_id=53311&p_page=5
Прямо и недвусмысленно указано, что такой силы не существует. Просто, если кому захочется посчитать, то он может воспользоваться такой моделью. А может и сферическими координатами, как я уже писал. Но кому это надо? На практике кориолисово смещение не встречается.  Даже при стрельбе из ружья оно равно несколько сантиметров (http://goldprop02.h1.ru/Path-X-Mechanic/SK-Zemla-1.htm), а порывы ветра смещают пулю сильнее. Впрочем, в снайперской винтовке в оптическом прицеле нет никакого учета бокового сдвига пули. Да и как учесть, если стреляют в разных направлениях? И как снайперы попадают в яблочко с расстояния в один километр (7 сантиметров смещения вбок!)? Да и я, стреляя из автомата по стоячей мишени, успешно целился прямо на неё.
Впрочем, со снайперами всё в порядке - Земля же не вращается.
И никакой реальной силы Кориолиса, производящей работу, в природе не существует. А инерционная сила производит работу, лишь если телу мешают продолжать движение по инерции.
Маятник Фуко мы оставим на закуску, а пока рассмотрим другие природные проявления.
1.
Размытие берегов рек
В северном полушарии сила Кориолиса направлена вправо от движения, поэтому правые берега рек в Северном полушарии более крутые — их подмывает вода под действием этой силы.
В самом деле? А на равнинах как-то и не заметно. Впрочем, есть реки, где сложно было бы не заметить: протекающие в ущельях между высокими скалами. Такие реки должны были за многие годы пропилить щель под одной из скал, медленно подрезая её. Что-то такого русла реки я ни разу не видел.
Вот извивается река между скал. Какой берег более крутой?

Собственно, одного этого доказательства уже было бы достаточно. Но посмотрим на другие.
2. Износ рельса

Если бы рельсы были бы идеальными, то при движении железнодорожных составов с севера на юг и с юга на север, под воздействием силы Кориолиса один рельс изнашивался бы сильнее, чем второй. В северном полушарии больше изнашивается правый, а в южном левый.
Замечательное доказательство кочует по учебникам! Если бы у бабушки был пеннис, то она была бы дедушкой, а не бабушкой. Но, увы, рельсы не идеальные, а потому никто износа не наблюдал.
Впрочем, я тоже придумал пару причин такого гипотетического износа.
2.1. Нетерпеливые пассажиры толпятся в проходе перед выходом, который всегда справа, потому рельсы и стесываются с одной стороны.
2.2. Колесная
штанга -  прямая, а реакция опоры направлена к центру Земли, т.е. под углом при разнесении на ширину рельсов - вот это-то маленькое плечо и стесывает правый рельс, потому как отсчет ведется от левого, с которого "начинается" движение вокруг оси Земли.
3. Закручивание воды при сливе в раковине
А вот это более серьезно, так как наблюдается всеми жителями Земли.
При идеальных условиях сила Кориолиса определяет направление закручивания воды, например, при сливе в раковине. Однако идеальные условия трудно достижимы. Поэтому феномен «обратного закручивания воды при стоке» является скорее околонаучной шуткой.
Увы, опять бабушка. Впрочем, что за шутка такая, ведь воздух в циклонах закручивается нешуточно?
4. Ц
иклоны/антициклоны
Природа этих явлений не совсем ясна, иначе прогноз погоды был бы весьма точен при современных компьютерных мощностях. Конечно, какие-то модели существуют. Но как, к примеру, может закручиваться воздух в антициклоне, если он движется ОТ центра с более высоким давлением? Воздух должен просто разбежаться в разные стороны. Еще раз напоминаю: сила Кориолиса не создает движения, а лишь описывает его. Проявляется она лишь при попытке помешать движению. А воздуху, как и снаряду, ничто не мешает двигаться. Нет оснований для закручивания. С циклонами несколько сложнее - воздух движется внутрь, как и вода в раковине. Но в раковине есть труба для отвода воды, а в циклоне? Ну, да, "глаз циклона"! Вот только почему-то в центре этого глаза необычайное затишье (Однажды попали в центр циклона! Вышли, что называется «сухими из воды»).
Я уверен: ц
иклоны/антициклоны - искусственные явления. Странно, если на искусственной планете нет возможности управлять погодой.
Впрочем, это более широкая тема и обсуждается она на форуме. А здесь уместно рассмотреть движение этих вихрей. Наиболее простое - у антициклона. Он зарождается на севере, где воздух холодный, а потому и более плотный. И, естественно, начинает двигаться в сторону более теплого и менее плотного воздуха. Т.е. на Юг, совсем как снаряд на рисунке. И так же, как и снаряд, должен отклоняться на Запад. Но странное дело: и циклоны и антициклоны движутся с Запада на Восток! Какая сила заставляет их двигаться в сторону, противоположную кориолисову смещению?
Управление погодой! Что же еще?!
Вот мы и перебрали весь короткий перечень  проявлений силы Кориолиса. Остался последний.
5. Маятник Фуко
Обычный маятник, который мы многократно видели в настенных/напольных часах. Но только специальная подвеска позволяет ему крутиться. Конструкция этой подвески почему-то отсутствует в интернете. Вот только создатели маятника в Киеве пожаловались на сложность работы: над созданием маятника в течение года работал творческий коллектив из 10-ти человек (http://www.mpravda.com/?lang=ru&pubId=51956).
У нас маятник в Исаакиевском соборе (http://i75.photobucket.com/albums/i295/_mbp_/00-4.jpg)  просуществовал с 1931 по 1986: шар был подвешен под куполом на тросе в 93 метра. Самый большой в мире!
Все маятники вращались в соответствии с кориолисовым смещением (не за сутки, а соответственно синусу широты местности - 32 часа в Париже). Но вот интересная цитата с сайта "Механика инерцоида" http://inertia.ucoz.ru/index/sily_koriolisa/0-38 (желающие могут изучить расчеты): ...если исходить из ускорения Кориолиса, то скорость относительного вращения маятника в каждой точке траектории будет в два раза больше, чем следует из относительного расчёта, что не может быть в принципе. Сила Кориолиса в этом случае явно даёт неправильный результат.  И у меня есть объяснение этому в два раза быстрому вращению: вращение маятника символизирует поворот плоскости вращения маятника, но, когда Земля повернется на 180 градусов, эта плоскость будет совпадать со стартовой, лишь движение в ней будет в противоположную сторону (посмотрите на рисунок в начале текста и поверните наблюдателя на 180 градусов - снаряд летит в той же плоскости, но от него). Таким образом, плоскость вращения маятника за сутки (на полюсе) должна прокрутиться дважды.
Так откуда тогда взялись те самые 32 часа в Париже? Конструкторы фейка подошли формально, использовав стандартную формулу.
Мы знаем, как работают маятниковые часы: они "заряжаются" гирей, без которой колебания быстро бы затухли из-за трения. Никакой гири в маятниках Фуко не присутствует. Что же их "подкручивает"?
Но главное: маятник вращается. Значит, маятник давит на подвеску, заставляя её вращаться. Ведь если подвеска заставляет вращаться маятник, то это уже жульничество. Как мы может понять, не зная конструкции?
А по всё тем же напольным часам! И там качается маятник,  но на фиксированной подвеске - на оси. А значит, сила Кориолиса всегда должна воздействовать на правую сторону оси, ну, как на железнодорожный рельс. И стачивать ось с одной стороны. Что должно приводить к быстрой поломке этой оси. Вы когда-нибудь слышали о подобной поломке?
Попробуем оценить.
Маятник напольных часов колеблется раз в секунду, за год 3.15*10^7 колебаний.
Скорость вращения Земли w = 0.73*10^(-4) 1/сек.
Скорость маятника v примем за 0.2 м/сек.
Вес маятника m примем за 0.2 кг.
Т.е. сила удара маятника при каждом тике равна F=2wvm =5.84*10^(-6) ньютона. За год 184 ньютона. И это на маленькую точку контакта с подвеской!
Сколько лет выдержит ось? А ведь, как известно,
Старинные часы еще идут.
Да, всё кругом враньё! Не потому ли оригинальный маятник Фуко в Париже разбили в 2010 году, случайно задев кабелем (питание к вращающему мотору?)?!
Как видите, никаких проявлений силы Кориолиса в природе не существует: Земля не вертится!

Comments