Dúvidas sobre a força inercial de Coriolis.

9 de setembro, 2020 às 13:56 | Postado em Forças inerciais, Mecânica

Boa noite, professor. Li o artigo do senhor – Efeito de Coriolis: o caso do projétil e do helicóptero – e também os outros textos aqui no site, mas não consegui entender perfeitamente o que causa o efeito Coriolis. O senhor disse, noutro texto, que o efeito ocorre devido ao fato de que cada ponto da Terra possuir uma velocidade diferente (a depender da latitude?) e também, para o caso de um projétil lançado, que esse leva consigo uma componente da velocidade inicial. Está correto?

Perguntas:

1- Se a Terra fosse cilíndrica, esses efeitos aconteceriam ?

2- Por que o efeito é maior no polo sul do que em outras latitudes?

3- E por que ela é nula no equador, se eu lançar um objeto no equador, para o leste ou para o oeste, não haverá deflexão? Mas se o lançá-lo para o sul ou norte, haverá?

Desculpe por tantas perguntas, professor. Gostaria de aprender um pouco mais conceitualmente sobre essa força inercial.

Desde já, agradeço.

“O senhor disse, noutro texto, que o efeito ocorre devido ao fato de que cada ponto da Terra possuir uma velocidade diferente (a depender da latitude?) e também, para o caso de um projétil lançado, que esse leva consigo uma componente da velocidade inicial. Está correto?”

RESPOSTA: Sim, está correto e é importante notar que quando falo em velocidade diferente, tal diferença não se restringe apenas ao valor da velocidade mas também à sua orientação. E estas diferenças decorrem tanto das mudanças em latitude como em longitude. No caso particularíssimo discutido na postagem Efeito de Coriolis: o caso do projétil e do helicóptero os dois pontos considerados A e B (figura 1) possuem a mesma velocidade apenas em módulo  pois as orientações são diferentes.

“1- Se a Terra fosse cilíndrica, esses efeitos aconteceriam ?”

RESPOSTA: Se a Terra fosse cilíndrica, ou tivesse qualquer outra geometria, as forças inerciais aconteceriam no sistema de referência solidário à Terra desde que ela estivesse em rotação. A força inercial centrífuga sempre acontece, exceto quando o objeto se encontra exatamente sobre o eixo de rotação. A força inercial de Coriolis acontece quando o objeto está em movimento em relação ao sistema de referência em rotação e sua velocidade não estiver orientada segundo a direção paralela a do eixo de rotação.

“2- Por que o efeito é maior no polo sul do que em outras latitudes?”

RESPOSTA: Forças inerciais de Coriolis podem acontecer em qualquer latitude desde que a velocidade relativa do objeto em movimento na superfície do planeta não seja paralela ao eixo de rotação da Terra. Quando ela é paralela ao eixo de rotação, a força inercial de Coriolis é nula.
A deflexão horizontal devido a Coriolis é máxima nos polos para um objeto movendo-se horizontalmente. No equador há força de Corilois, exceto quando o movimento do objeto estiver paralelo ao eixo de rotação da Terra. Entretanto inexiste a componente horizontal da força de Coriolis no equador para um objeto movendo-se horizontalmente e esta é importante tanto para o pêndulo de Foucault, quanto para a deflexão horizontal do projétil. Por isso o projétil não é defletido horizontalmente e o pêndulo de Foucault não muda seu plano de oscilação no equador. Entretanto o projétil apresenta uma deflexão vertical, além daquela associada à aceleração da gravidade.

“3- E por que ela é nula no equador, se eu lançar um objeto no equador, para o leste ou para o oeste, não haverá deflexão? Mas se o lançá-lo para o sul ou norte, haverá?”

RESPOSTA: Como notado no item 2, sempre é nula exatamente na linha do equador apenas a componente horizontal da força inercial de Coriolis para um objeto movendo-se horizontalmente. Entretanto pode existir componente vertical para a força de Coriolis sobre um objeto movendo-se horizontalmente no equador. Por exemplo, o caso do avião em voo horizontal sobre o equador, discutido no artigo A cinemática e a dinâmica da aeronave em voo paralelo ao solo, apresenta na equação 12 um termo que é reconhecido como o valor da força de Coriolis na direção vertical exercida sobre a aeronave.
Outro caso que envolve a força de Coriolis exercida sobre um corpo no equador está discutido na postagem Objeto que cai da torre na Terra em movimento: a resposta pré-galileana, de Galileu e da Mecânica Newtoniana.

Finalmente, uma boa compreensão da força inercial de Coriolis passará pelo estudo formal em um texto de Mecânica Clássica. A compreensão conceitual e qualitativa deve ser  complementada pelo detalhamento formal, matemático e quantitativo. Também se pode recorrer a ótimos vídeos sobre o tema do Prof. Jorge Sá Martins (UFF), sendo este o primeiro de uma série: Aula 29.6 – Forças centrífuga e de Coriolis.

“Docendo discimus.” (Sêneca)