Coriolis kuvveti

Coriolis kuvveti, klasik mekanikte, Fransız
mühendis ve matematikçi Gustave-Gaspard
Coriolis’nin tanımladığı bir eylemsizlik
kuvveti. 1835’te Coriolis, dönen bir referans
sisteminde Newton’un klasik hareket
yasalarının kullanılması durumunda, hareket
denklemlerine katılması gereken bir
eylemsizlik kuvvetinin bulunduğunu; bu
kuvvetin, referans sistemi saat yönünde
dönerken cismin soluna doğru, referans
sistemi saatin tersi yönünde dönerken de
cismin sağına doğru etkidiğini kanıtlamıştır.
Coriolis kuvveti, dönen bir koordinat sistemi
içerisinde hareket eden bir nesnenin
yörüngesinde görünürde bir sapmaya yol
açar. Nesne gerçekte yörüngesinden sapmaz,
ama koordinat sisteminin hareketinin
etkisiyle sapıyor gibi görünür.
Coriolis kuvvetinin etkisi en açık biçimde
boylam çizgisi üzerinde hareket eden bir
nesnenin yörüngesinde görülür. Yerküre
üzerinde kuzey-güney doğrultusunda, yani
boylam çizgisi boyunca hareket eden bir
nesne, kuzey yarıkürede sağa doğru, güney
yarıkürede ise sola doğru, görünürde bir
sapmaya uğrar. Bu olayın iki nedeni vardır.
Birincisi, Yerküre doğuya doğru döner;
ikinci olarak da, Yer üzerindeki bir noktanın
teğetsel hızı, noktanın enleminin bir
fonksiyonudur (bu hız, kutuplarda sıfırdır,
Ekvatorda ise en yüksek değerine ulaşır).
Bu nedenle, ekvator üzerindeki bir noktadan
kuzeye doğru bir top ateşlenirse, top
mermisi, ulaşması gereken hedefin daha
doğusundaki bir yere düşer. Bunun nedeni,
merminin, ekvatorda, kuzeydeki hedefden
daha hızlı bir biçimde doğuya doğru gitmesidir.
Benzer biçimde, top, Kuzey Kutbu’ndan
ekvatora doğru ateşlenirse, mermi
gene kendi gerçek yörüngesinin sağına düşecektir.
Bu durumda, hedef noktasının doğuya
doğru hızı mermininkinden daha fazla olduğundan,
mermi bu noktaya ulaşmadan önce
hedef doğuya kaymış olacaktır. Mermi herhangi
bir yönde atılsa da aynı hedeften sapma
olayı gene’gözlenecektir.
Coriolis sapması, cismin hareketi ile Yer’
in hareketine ve enleme bağlıdır. Bu etkinin
büyüklüğü 2 vco sin <p olarak verilir.
Burada v cismin hızı, tü Yer’in açısal hızı, çj
ise enlemdir.
Coriolis etkisi astrofizikte ve gökcisimleri
dinamiğinde büyük önem taşır. Örneğin, bu
etki, Güneş lekelerinin dönme yönlerinde
önemli bir etkendir. Ayrıca bu etki yer
bilimlerinde, özellikle meteorolojide, fiziksel
jeolojide ve okyanusbilimde de önemlidir.
Bu konularda, Yer dönen bir referans
sistemidir ve Yer yüzeyi üzerindeki hareketlerde,
belirtilen kuvvetin yol açtığı ivmelenme
söz konusudur. Bu açıdan Coriolis
kuvveti, atmosfer dinamiği çalışmalannda
önem taşır. Bu kuvvet, atmosferde, hâkim
rüzgârları etkiler ve fırtınaların dönme hareketine
yol açar; hidrosferde de, okyanus
akıntılannın dönmesine neden olur. Aynca
bu etki balistikte de özellikle uzay araçlarının
fırlatılmasında ve yörüngeye oturtulmasında
önemlidir. Çağdaş fizikte, Coriolis
kuvvetine benzer bir nicelik elektrodinamik
alanında görülür. Dönen elektrik makinelerinde
oluşan ani gerilimlerin hareketli referans
sistemine göre hesaplanması gereklidir.
Göz önüne alınması gereken bu farka
Christoffel gerilimi adı verilir.