MOVIMENT DE ROTACIÓ DE LA TERRA: CARACTERÍSTIQUES I CONSEQÜÈNCIES - FÍSICA - 2025

El moviment de rotació de la Terra és el que el nostre planeta executa al voltant de l'eix terrestre en sentit oest-est i té una durada aproximada d'un dia, concretament 23 hores, 56 minuts i 3.5 segons.

Aquest moviment, juntament amb el de translació al voltant del sol, són els més importants que té la Terra. En particular, el moviment de rotació és molt influent en el dia a dia dels éssers vius, ja que dóna lloc als dies i les nits.

Figura 1. Gràcies a el moviment de la Terra una zona roman il·luminada (dia) mentre que en l'altra és de nit. Font: Pixabay.

Per tant, cada interval de temps té una certa quantitat d'il·luminació solar, que és el que comunament es denomina dia, i absència de llum solar o nit. La rotació de la Terra també comporta canvis de temperatura, ja que el dia és un període d'escalfament, mentre que la nit ho és de refredament.

Aquestes circumstàncies marquen una fita en tots els éssers vius que poblen el planeta, donant lloc a multitud d'adaptacions pel que fa a hàbits de vida. D'acord a ella, les societats han establert els períodes d'activitat i de descans segons les seves costums i influenciats per l'entorn.

Evidentment, les zones d'il·luminació i foscor van canviant a mesura que el moviment té lloc. A l'dividir 360º que té una circumferència, entre les 24 hores a les que s'arrodoneix un dia, resulta que en 1 hora la terra ha girat 15º en direcció oest-est.

Per tant, si ens desplacem cap a l'oest 15º és una hora més d'hora, succeint el contrari si es viatja cap a l'est.

La velocitat de rotació de la Terra sobre el seu eix s'ha estimat en 1600 km / ha l'equador, amb la consegüent disminució a mesura que s'acosta als pols, fins a arribar a anul·lar-just sobre l'eix de rotació.

Característiques i causes

La raó de que la Terra giri al voltant del seu eix es troba en els orígens de el sistema solar. Possiblement el Sol passar molt temps sol després que la gravetat fes possible el seu naixement a partir de la matèria amorfa que pobla l'espai. A l'formar-se, el Sol va adquirir la rotació que li va proveir el núvol primitiva de matèria.

Part de la matèria que va donar origen a l'estrella es va compactar al voltant de el Sol per crear els planetes, els quals també van tenir la seva part de el moment angular del núvol original. D'aquesta manera, tots els planetes (incloent la Terra) posseeixen un moviment de rotació propi en sentit oest-est, excepte Venus i Urà, que giren en sentit contrari.

Alguns creuen que Urà va xocar amb un altre planeta de densitat semblant i, a causa d'l'impacte, va modificar el seu eix i sentit de rotació. A Venus, l'existència de marees gasoses podria explicar que el sentit de rotació s'invertís lentament amb el temps.

El moment angular

El moment angular és, en rotació, el que la quantitat de moviment lineal és per a la translació. Per a un cos en rotació al voltant d'un eix fix com la Terra, la seva magnitud ve donada per:

En aquesta equació L és el moment angular (kg.m ² / s), I és el moment d'inèrcia (kg.m ²) i w és la velocitat angular (radians / s).

El moment angular es conserva sempre que no hi hagi un torque net actuant sobre el sistema. En el cas de la formació de el sistema solar, el Sol i la matèria que va donar origen als planetes es considera com un sistema aïllat, sobre el qual cap força causar un torque extern.

exercici resolt

Suposant que la Terra és una esfera perfecta i es comporta com un cos rígid i usant les dades subministrades, s'ha de trobar el seu moment angular de rotació: a) al voltant del seu propi eix ib) en el seu moviment de translació al voltant de el Sol.

solució

a) Primer es necessita tenir el moment d'inèrcia de la Terra considerada com un esfera de radi R i massa M.

La velocitat angular es calcula així:

On T és el període de el moviment, que en aquest cas és de 24 hores = 86400 s, per tant:

El moment angular de la rotació al voltant del seu propi eix és:

b) Pel que fa a el moviment de translació al voltant de el Sol, la Terra pot considerar-se un objecte puntual, el moment d'inèrcia és I = MR ² _m

En un any hi ha 365 × 24 × 86400 s = 3.1536 × 10 ⁷ s, la velocitat angular orbital de la Terra és:

Amb aquests valors el moment angular orbital de la Terra és:

Conseqüències de el moviment de rotació

Tal com s'ha esmentat anteriorment, la successió dels dies i les nits, amb els seus respectius canvis en les hores de llum i la temperatura, són la conseqüència més important de el moviment de rotació de la Terra sobre el seu eix. No obstant això la seva influència s'estén una mica més enllà d'aquest decisiu fet:

- La rotació terrestre està estretament relacionada amb la forma de la planeta. La Terra no és una esfera perfecta com una bola de billar. A mesura que gira, es desenvolupen forces que la deformen, causant inflor en l'equador i el consegüent aplatament als pols.

- La deformació de la Terra dóna lloc a petites fluctuacions en el valor de l'acceleració de la gravetat g en diferents llocs. Així per exemple, el valor de g és major en els pols que a l'equador.

- El moviment rotatori influeix enormement en la distribució dels corrents marins i en gran mesura afecta els vents, a causa que les masses d'aire i d'aigua experimenten desviacions de la seva trajectòria tant en el sentit de les agulles de l'rellotge (hemisferi nord) com en sentit contrari (hemisferi sud).

- S'han creat els fusos horaris, per tal de regular el pas de el temps a cada lloc, a mesura que les diferents zones de la Terra s'il·luminen pel sol o s'enfosqueixen.

efecte Coriolis

L'efecte Coriolis és una conseqüència de la rotació terrestre. Ja que en tota rotació existeix acceleració, la Terra no es considera un marc de referència inercial, que és el que es necessita per aplicar les lleis de Newton.

En aquest cas apareixen les anomenades pseudo-forces, forces l'origen no és físic, com ara la força centrífuga que experimenten els passatgers d'un cotxe quan aquest dóna un revolt i senten que són desviats cap a un costat.

Per visualitzar els seus efectes considerem el següent exemple: hi ha dues persones A i B sobre una plataforma en rotació antihorària, ambdues en repòs respecte a aquesta. La persona A llança una pilota a la persona B, però quan la pilota arriba a el lloc on estava B, aquest ja s'ha mogut i la pilota és desviada una distància s, passant darrere de B.

Figura 2. L'acceleració de Coriolis causa que la pilota desviï la seva trajectòria lateralment.

La força centrifuga no és responsable en aquest cas, ja actua cap a fora de el centre. Es tracta de la força de Coriolis, l'efecte és desviar lateralment a la pilota. Passa que tant A com B tenen velocitats cap amunt diferents, per estar a diferents distàncies de l'eix de gir. La velocitat de B és més gran i vénen donades per:

Càlcul de l'acceleració de Coriolis

L'acceleració de Coriolis té efectes significatius sobre el moviment de les masses d'aire, i per tant afecta el clima. Per això és important prendre-la en compte per estudiar com es mouen els corrents aeris i els corrents oceànics.

Les persones també poden experimentar-la quan intenten caminar sobre una plataforma que està girant, com la d'un carrusel en moviment.

Per al cas mostrat a la figura anterior, suposem que la gravetat no es té en compte i el moviment es visualitza des d'un sistema de referència inercial, extern a la plataforma. En aquest cas, el moviment es veu així:

Figura 3. El llançament de la pilota vist des d'un sistema de referència inercial. La trajectòria que segueix és rectilínia (no es té en compte la gravetat).

La desviació s experimentada per la pilota respecte a la posició original de la persona B és:

Però R _B - R _A = vt, llavors:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

Es tracta d'un moviment amb velocitat inicial 0 i acceleració constant:

a _Coriolis = 2ω.v

referències

1. Aguilar, A. 2004. Geografia General. 2dóna. Edició. Prentice Hall. 35-38.
2. Giancoli, D. 2006. Física: Principis amb Aplicacions. 214-216. Prentice Hall.
3. Lowrie, W. 2007. Fundamentals of Geophysics. 2nd. Edition. Cambridge University Press.48-61.
4. Oster, L. 1984. Astronomia Moderna. Editorial Reverte. 37-52.
5. Real World Physics Problems. Coriolis Force. Recobrat de: real-world-physics-problems.com.
6. Why is Earth rotating? Recobrat de: spaceplace.nasa.gov.
7. Wikipedia. Efecte Coriolis. Recobrat de: es.wikipedia.org.