Класс!ная физика для любознательных Библиотека по физике Класс!ная физика всегда рядом Прекрасный мир искусства Музей открытки 20 века Малая Яблоновка на реке Оккервиль Коты-рисунок, графика, живопись

добавить на Яндекс

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?
Техно-шокер
Простые опыты Давай, наука! Простые лекции
Путешествие с "Класс!ной физикой" - Музей BMW в Мюнхене - читать полностью
Астрономия детям Предлагается эксперимент Физика детям

 Класс!ная физика   -  YouTube

«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru
«Класс!ная физика» - это и библиотека по физике class-fizika.ru/bib.html

Почему Земля с полюсов сплющена

ПечатьE-mail

Все знают, что наша планета Земля не шар, а как бы сплюснута с полюсов.
Почему?
Как это могло произойти?
Посмотрим на опыте, что происходит при вращении...

Надо взять хотя бы две тонкие круглые лучше стальные пластины , насадить их на ось и закрепить их на шарнирах с двух сторон так, чтобы с нижней стороны шарнир был закреплен на оси наглухо, а верхний мог бы свободно скользить вдоль оси.

Если теперь вращать ось с помощью двигателя, то можно заметить, как образованная ранее пластинами форма шара начнет меняться и постепенно станет более плоской (вдоль вращающейся оси). Свободно двигающийся вдоль оси верхний шарнир вместе с закрепленными на нем пластинами начнет смещаться вниз.
Этот опыт наглядно иллюстрирует, что происходит с нашей Землей при вращении вокруг своей оси.

О центростремительной и центробежной силе

При движении тела по окружности (в нашем случае рассматриваем тела, находящиеся на поверхности вращающейся вокруг своей оси Земли, а также части самой Земли любой массы) на него действует центростремительная сила, удерживающая его на круговой траектории и направленная вдоль радиуса окружности к центру вращения.

F цс = m r ω 2

Если бы центростремительная сила исчезла, то тело по инерции начало бы движение по касательной к окружности.

Любое движение тела по окружности, даже равномерное (как стрелки часов) является движением с ускорением, т.к. вектор линейной скорости меняет свое направление.

В системе отсчета, движущейся с ускорением, на тело движущееся равномерно по окружности будет действовать еще и центробежная сила, направленная противоположно центростремительной силе и равная ей по величине. Обе эти силы создадут для тела условие равновесия. В результате равновесия тело при вращении остается в состоянии покоя. Равновесие тела может нарушиться лишь в процессе изменении угловой скорости (в данном случае угловой скорости вращения Земли).

Какая сила "сжимает" Землю с полюсов?

На тела на поверхности Земли действуют силы тяготения Fт.
Так как Земля вращается вокруг своей оси, то кроме точек Северного и Южного полюса, часть сил тяготения служит для удержания масс тел на круговой орбите вращения. Это проявляется работой центростремительной силы Fцс, которая является лишь малой частью сил тяготения.

В результате на тела действует равнодействующая сила тяготения, равная разности силы тяготения Fт и центростремительной силы Fцс (или, что равносильно, сумме силы тяготения Fт и центробежной силы Fцб - силы, противоположной по направлению центростремительной силе, но равной ей по величине. Эта равнодействующая сила тяготения в каждой точке поверхности и определяет направление поверхности Земли.

Наша планета представляет собой достаточно подвижный объект с твердым ядром. Поэтому поверхностные слои Земли сдвигаются до тех пор, пока не установятся перпендикулярно равнодействующей сил тяготения.
Именно равнодействующая сил тяготения и «отвечает» за форму планеты.

От чего зависит центростремительная сила в разных точках Земли? - От радиуса (r) окружности в плоскости вращения. Из рисунка видно, как меняется r от полюса до экватора. Центростремительная сила прямо пропорциональна радиусу r.
Если человек находится на экваторе, то на него действует центростремительная сила , равная 2,53Н.

Чем ближе к любому из полюсов, тем меньше центростремительная сила (за счет уменьшения радиуса вращения).
Центростремительная сила Земли составляет лишь малую долю силы тяготения, поэтому величина «сплюснутости» Земли с полюсов крайне мала относительно размеров Земли.

Что "ближе" эллипсоид или геоид?

Идеализированную форму Земли можно было бы назвать эллипсоидом вращения. Но на самом деле форма Земли намного сложнее из-за неоднородного строения недр и неравномерного распределения масс.

Истинную геометрическую фигуру Земли ученые назвали геоидом. Поверхность геоида приблизительно совпадает с гладью Мирового океана и мысленно продолжается на материковой части. Именно поэтому «высота над уровнем моря» отсчитывается от поверхности геоида. Максимальные отклонения от формы эллипсоида составляют плюс 85 метров и в Индийском океане минус 106 метров.