Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Skýrir snúningur jarðar það að aðdráttarafl jarðar er eða virðist minna við miðbaug þar sem miðflóttaaflið er mest?

Þyngdarkraftur frá jörð, til dæmis á pendúl, mælist yfirleitt minni við miðbaug en annars staðar á jörðinni. Til þess liggja tvær ástæður og áhrif þeirra leggjast saman. -- Önnur er sú að miðbaugur er lengra frá jarðarmiðju en aðrir staðir á yfirborði jarðar og þyngdarkrafturinn minnkar með vaxandi fjarlægð frá miðju. Þetta tengist hvorki snúningi jarðar né svokölluðu miðflóttaafli. -- Hin ástæðan er sú að hluti af þyngdarkraftinum á hluti sem fylgja jörðinni í möndulsnúningi hennar fer í það að gefa hlutnum miðsóknarhröðun sem fylgir snúningnum. Hún er í hlutfalli við geisla hringsins sem hluturinn fer eftir, en sá geisli er einmitt stærstur á miðbaug og frádrátturinn er því mestur þar. -- Notkun orðsins „miðflóttaafl“ í þessu samhengi er yfirleitt á misskilningi byggð.

Samkvæmt þyngdarlögmáli Newtons er þyngdarkraftur milli tveggja hluta í öfugu hlutfalli við fjarlægðina milli þeirra í öðru veldi. Geisli jarðar við miðbaug er 6378 km en við pólana er hann 6356 km. Af þessu leiðir að hlutfallið milli þyngdarkrafts við miðbaug og við pólana er 63562/63782 og þyngdarkrafturinn við miðbaug er af þessum sökum 0,68 % minni en þyngdarkraftur við pólana.

Miðsóknarhröðun hlutar sem er á jafnri hringhreyfingu hefur stærðina ω2 r , þar sem ω er hornhraðinn en r er geisli hringsins sem hluturinn hreyfist eftir. Í möndulsnúningi jarðar snúast allir staðir á henni með sama hornhraða, það er að segja einn hring eða 360 gráður eða 2 π radíana á hverjum 24 klst. eða 24 * 60 * 60 sekúndum. Þegar tölur eru settar inn í þetta fæst að miðsóknarhröðunin við miðbaug nemur 0,034 m/s2 sem má síðan bera saman við þyngdarhröðunina sjálfa sem er um 9,8 m/s2.

Við sjáum að þessi áhrif eru sambærileg við fyrrnefnd áhrif af mismunandi fjarlægð frá jarðarmiðju. Munurinn er þó sá að seinni áhrifin stafa af möndulsnúningnum og hyrfu ef hann væri ekki. Í rauninni má lesa eða skilja þau þannig að hlutur sem fylgir í aðalatriðum föstum punkti við miðbaug sé í stöðugu falli inn að miðju jarðar vegna hringhreyfingarinnar og það köllum við miðsóknarhröðun. Hröðun pendúls miðað við jörð og þar með sveiflutími hans ákvarðast aðeins af þeim hluta þyngdarkraftsins sem er umfram þessa hröðun.

Margir tala um miðflóttaafl í tengslum við hringhröðun en það er oftast á misskilningi byggt. Hlutur sem er á jafnri hringhreyfingu verður ekki fyrir miðflóttakrafti heldur miðsóknarkrafti sem gefur honum stöðuga hröðun inn að miðju hringsins og heldur honum á brautinni. Í hreyfingu hlutar um möndul jarðar er það þyngdarkrafturinn frá jörð sem gefur þennan miðsóknarkraft. Þegar við tökum hlut í bandi og sveiflum honum í hringi kringum okkur þá verkar miðsóknarkraftur á hlutinn. Ef við sleppum svo bandinu leitast hluturinn við að fara beint áfram í þá stefnu sem hann hafði rétt áður en við slepptum honum. Á sama hátt mundi allt lauslegt á jörðinni leita eftir stefnu snertils frá henni ef þyngdarkrafturinn hyrfi skyndilega. Þetta gerist ekki af því að þá verki einhver sérstakur miðflóttakraftur, heldur af því að þá verkar enginn kraftur og hluturinn leitast því við að hreyfast eftir beinni línu.

Á hverja ögn á yfirborði jarðar verkar þyngdarkraftur að miðju jarðar og þverkraftur beint upp frá jörð. Hluti af þyngdarkraftinum fer í að veita hlutnum þá hröðun sem þarf til að hann haldist á hringlaga braut þvert á jarðmöndulinn. Þessi kraftur stefnir inn að möndlinum og þvert á hann. Þegar pendúll er í jafnvægisstöðu stefnir hann eins og krafturinn sem eftir er þegar þessi miðsóknarkraftur hefur verið dreginn frá þyndarkraftinum.

Eini "miðflóttakrafturinn" sem hægt er að tala um í þessum dæmum er krafturinn á höndina þegar við sveiflum hlut í bandi. Hann verkar að sjálfsögðu út á við og er raunar gagntakskraftur í samræmi við þriðja lögmál Newtons, samanber svar sama höfundar við spurningunni Hvernig geta eldflaugar farið um geiminn þar sem ekkert loft er?

Útgáfudagur

8.8.2000

Spyrjandi

Jón Birgir Gunnarsson

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Skýrir snúningur jarðar það að aðdráttarafl jarðar er eða virðist minna við miðbaug þar sem miðflóttaaflið er mest?“ Vísindavefurinn, 8. ágúst 2000. Sótt 15. nóvember 2019. http://visindavefur.is/svar.php?id=742.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 8. ágúst). Skýrir snúningur jarðar það að aðdráttarafl jarðar er eða virðist minna við miðbaug þar sem miðflóttaaflið er mest? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=742

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Skýrir snúningur jarðar það að aðdráttarafl jarðar er eða virðist minna við miðbaug þar sem miðflóttaaflið er mest?“ Vísindavefurinn. 8. ágú. 2000. Vefsíða. 15. nóv. 2019. <http://visindavefur.is/svar.php?id=742>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Halldór Björnsson

1965

Halldór Björnsson er haf- og veðurfræðingur á Veðurstofu Íslands. Hann hefur stundað rannsóknir á sviði veðurfræði, veðurfarsfræði, haffræði, hafísfræði og loftslagskerfisfræði.