Waarom is de Corioliskracht op een object afhankelijk van de snelheid van dit bewegend object?

Roel, 30 jaar
14 september 2013

Ik was onlangs mijn hoofd aan het breken over hoe de Straalstroom nu juist tot stand komt. Ik begrijp dat lucht in beweging schijnbaar afgebogen wordt omwille van het Corioliseffect. Maar volgens de formule van de Coriolisversnelling (2*w*v) zou die afbuiging proportioneel zijn met de snelheid van het object. Dit begrijp ik niet. Ik zou eerder zeggen dat een traag object sterker afgebogen wordt. Neem als voorbeeld een bal die vanuit het center van een draaiende cirkel wordt gegooid, naar de rand toe. Als die bal traag beweegt, zal er tijd genoeg zijn voor de cirkel om een volledige omwenteling te maken voor de bal de rand passeert. Dit is dan (schijnbaar) een volledige afbuiging gezien vanuit het referentievlak van de draaiende cirkel. Maar als die bal nu heel snel beweegt, zal die afbuiging toch veel kleiner zijn omdat de radiale snelheidscomponent van de bal toch veel groter is dan de tangentiële component? En dus heeft de draaiende cirkel, in de tijd dat de bal van centrum naar rand beweegt, toch veel minder tijd om rond te bewegen?

Antwoord

Beste Roel,

Er vindt inderdaad een afbuiging van de lucht plaats onder invloed van de Corioliskracht. Deze is naar rechts voor het noordelijk halfrond en naar links voor het zuidelijk halfrond (t.o.v. de beweging/snelheid van de wind). Zoals je correct aangeeft, is de Coriolisversnelling onder zijn klassieke vorm afhankelijk van de rotatiesnelheid (w, rotatiesnelheid van de aarde in het geval wind) en de snelheid van het object (v, de windsnelheid). Bij een hogere snelheid zal de Coriolisversnelling dus groter zijn. Dit betekent echter niet dat een snel object (de wind) meer afgebogen wordt! Om het simpel te stellen: "Als het voorwerp een tragere snelheid heeft, dan zal de Coriolisversnelling erop kleiner zijn, maar dan heeft het object wel meer tijd nodig om van bestemming A tot bestemming B te geraken". M.a.w. de Corioliskracht werkt er een langere tijd op in, en aangezien het om een versnelling gaat (exponentiële toename), zal het eindeffect groter zijn.

Een andere manier om dit te zeggen, is door de verplaatsing van een object t.o.v. een rechte (x) door de Corioliskracht weer te geven als (geen afleiding hier):

x=w*sin(breedte)*v*(t*t)

Waarbij

  • w= rotatiesnelheid van de aarde = 7 x 10^-5 s^-1  (de aarde vervolledigt één volledige cirkel, 2*pi radialen (=360°), op 24*3600 seconden = 7x10^-5 radialen per seconden)
  • t = tijd waarover het object zich verplaatst

Een voorbeeld voor België (breedtegraad = 50°):

  • Wind aan 72 km/h = 20 m/s --> Over een afstand van 1 km is er 50 seconden nodig (1000 m / (20m/s)): x=(7*10^-5)*sin(50°)*20*(50*50)= 2.79 m
  • Wind aan 36 km/h = 10 m/s --> Over een afstand van 1 km is er 100 seconden nodig (1000 m / (10m/s)): x=(7*10^-5)*sin(50°)*10*(100*100)= 5.57 m

De trage wind ('het trage object', 10 m/s) is dus over een afstand van 1 km, meer dan 5 m afgeweken van zijn (rechte) baan, terwijl dit voor de snelle wind ('snel object', 20 m/s) minder dan 3 meter is (exact de helft t.o.v. afwijking door trage wind).

Ik hoop hiermee ongeveer op je vraag te hebben geantwoord!

Met vriendelijke groeten,

Harry

Reacties op dit antwoord

  • 17/09/2013 - Roel (vraagsteller)

    Beste Harry, Heel erg bedankt voor jou uiteenzetting! Ik volg een cursus weerkunde, en de docent vertelde ons dat een snel bewegende luchtmassa meer werd afgebogen dan een traag bewegende. Het ging specifiek over het ontstaan van de Straalstroom, waarbij over een klein gebied de lucht heel snel beweegt en ook sterk wordt afgebogen naar het oosten. Het was allemaal wat verwarrend. Wat ik nog steeds niet (intuïtief dan) begrijp, is de Corioliskracht op zich. Ik begrijp dat er een afbuiging ontstaat, maar ik kan maar niet begrijpen dat die afbuiging zover doorgaat tot er zelfs een cirkelvormige beweging ontstaat (tov het ronddraaiend referentievlak dan). Waarom blijft de Corioliskracht loodrecht georiënteerd t.o.v. de snelheid van het object? Heb je eventueel zin om dit ook uit te leggen? :) Alvast bedankt, vriendelijke groeten, Roel De Smedt

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2021
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen