[일반물리] 코리올리[Coriolis force]의 힘

일반물리학

[코리올리(Coriolis force)의 힘]

코리올리 효과란

코리올리 힘의 발생원인은 각운동량 보존법칙에 의해 발생한다. 각운동량 보존법칙은 각운동량이 시간에 대해 일정하다는 것을 말한다. 만약 어떤 원점을 기준으로 계에 돌림힘이 작용하지 않으면

이 되어 각운동량이 보존되게 된다. 이를 각운동량 보존법칙 또는 간단히 각운동량보존이라고 부른다. 회전하는 좌표계 내에서 물체가 운동을 하는 경우 회전축에 대해 반지름이 줄어드는 경우에는 줄어드는 반지름에 대해 각속도가 변화하게 된다. 이 결과 회전좌표계는 코리올리힘과, 가로힘이 발생한다.

코리올리 정리

이제 x , y , z 좌표계가 그 원점 O 이 고정된 자리표계의 원점 O에 고정된 채로 운동한다고 하자. 이때 공간에서 어떤 점은 두 좌표계에서 같은 거리 백터 에 있다. 이것을 회전하는 좌표계에서 계산된 벡터의 가속도에 적용하면 두 좌표계에서 속도와 가속도 사이의 관계는 다음과 같다.
(코리올리 정리)
위의 식을 코리올리 정리라고 부른다. 오른쪽 첫째 항은 x , y , z 좌표계에 대한 가속도이다. 둘째 항은 축에 대한 회전에서 점의 구심가속도라고 한다. 셋째 항은 점 이 x , y , z 좌표계에서 운동할 때에만 있으며 코리올리 가속도라고 부른다. 마지막 항은 가로힘이라 불리며, 각속도가 일정하면 없어진다.

코리올리 힘

뉴턴의 운동방정식이 x, y, z 좌표계에서 성립한다고 가정하면 x , y , z 좌표계에서 아래의 식을 만족한다.

우변의 둘째, 셋째 그리고 넷째 항을 왼쪽으로 옮기면 뉴튼의 운동 방정식과 비슷한 꼴의 운동방정식이 된다.

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