LA FORZA DI CORI OLIS

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1 LA FORZA DI CORIOLIS

2 La forza di Coriolis, dal nome del fisico francese Gaspard Coriolis ( ), è una forza fittizia alla quale è soggetto un corpo che si muove entro un sistema in rotazione. Questa forza apparente è legata all'accelerazione dell'oggetto provocata dalla rotazione.

3 In termini matematici, la forza di Coriolis deriva dalla definizione dell'omonima accelerazione nel teorema di Coriolis e dal principio di proporzionalità di Newton, ed ha la forma seguente: Le lettere in grassetto sono quantità vettoriali. FC è la forza di Coriolis, m è la massa del corpo che si muove con velocità v rispetto al sistema di riferimento non inerziale rotante e rappresenta il prodotto vettoriale e ω è la velocità angolare del sistema non inerziale, misurata rispetto ad un sistema inerziale.

4 La figura a sinistra è una rappresentazione schematica dell'effetto Coriolis, in cui un oggetto si muove rispetto ad un disco rotante senza che vi sia attrito tra le due parti. In assenza di forze esterne, il corpo si muoverà di moto rettilineo uniforme, se osservato da un sistema di riferimento inerziale svincolato dal disco; se osservato da un sistema di riferimento solidale con il disco in rotazione, invece, sembrerà percorrere una traiettoria curva. In questo secondo caso, l'osservatore concluderà che sull'oggetto agisce una forza.

5 Si tratta quindi di una «forza apparente» poiché dipendente unicamente dal moto dell'osservatore rispetto al riferimento inerziale, e non dall'azione di qualche altro oggetto o di un campo di forze.

6 La forza di Coriolis è sempre perpendicolare sia alla velocità dell oggetto rispetto al sistema di riferimento rotante sia all asse di rotazione. Per un sistema che ruota in verso antiorario, è diretta in verso orario quando l oggetto tende ad allontanarsi dall asse di rotazione e in verso antiorario quando invece tende ad avvicinarsi ad esso. E nulla quando l oggetto è fermo rispetto al sistema di riferimento ruotante oppure quando è in moto con velocità parallela all asse di rotazione.

7 Un oggetto che si muove verso nord parallelamente alla superficie terrestre è spinto dalla forza di Coriolis verso Est o verso Ovest a seconda che si trovi a Nord o a Sud dell equatore. Un uccello che migra dall equatore verso Nord si avvicina all asse di rotazione Terrestre, quindi è soggetto ad una forza di Coriolis in senso antiorario che tende a spostarlo verso Est. Un uccello migratore che vola, invece, dal polo Sud verso l equatore si allontana dall asse di rotazione. La forza di Coriolis, orientata in verso orario, tende a spostarlo verso Ovest.

8 FORZA DI CORIOLIS APPLICATA AI VORTICI Un effetto della forza di Coriolis si osserva nel turbinio del vento nei cicloni. Se nell atmosfera si crea un centro di bassa pressione, il vento tende a soffiare verso il centro, ma nell emisfero Nord la forza di Coriolis devia le molecole d aria verso destra rispetto alla loro traiettoria producendo un moto vorticoso in verso antiorario. Al contrario, nell emisfero Sud i cicloni ruotano in senso orario. Soffiando verso un centro di bassa pressione, nell emisfero Nord i venti producono un vortice antiorario.

9 L'effetto sull'atmosfera L'effetto Coriolis ha un ruolo molto importante nella dinamica atmosferica e sulla meteorologia, poiché influisce sui venti, sulla formazione e rotazione delle tempeste, così come sulla direzione delle correnti oceaniche. Masse d'aria si riscaldano all equatore, diminuiscono in densità e salgono, richiamando aria più fredda che scorre sulla superficie terrestre verso l'equatore. Poiché non c'è abbastanza attrito tra la superficie e l'aria, questa non acquisisce la velocità necessaria per mantenersi in co-rotazione con la terra. Nella parte superiore dell'atmosfera l'attrito ha scarsa influenza sui venti e le particelle di aria sono soggette esclusivamente alla forza dovuta al gradiente di pressione ed all'effetto Coriolis. I venti che normalmente scorrerebbero verticalmente dai poli verso l'equatore sono quindi deviati dalla forza di Coriolis e danno origine a quei venti costanti noti con il nome di ALISEI.

10 Nell'emisfero nord questi venti soffiano da nord-est verso sud-ovest e nell'emisfero sud soffiano da sud-est verso nord-ovest. I flussi d'aria che si sollevano all'equatore non giungono fino ai poli, poiché la forza di Coriolis costringe le correnti d'aria a muoversi in circolo intorno alle regioni polari.

11 Nell emisfero settentrionale un sistema di bassa pressione ruota in senso antiorario, mentre un sistema di alta pressione ruota in senso orario, come stabilito dalla legge di Buys-Ballot; l'opposto avviene nell emisfero meridionale. Per ricordare il senso di rotazione del fenomeno si può ricordare questo semplice schema (valido nell'emisfero settentrionale): ANTICICLONE (alta pressione) - Senso orario. CICLONE (bassa pressione) - Senso antiorario.

12 La forza di Coriolis Francesca Mazzarella 3 A