שלום עידן,

קודם כל ננסח את השאלה באופן מדויק: תנועתו הסיבובית של כדור הארץ אינה משפיעה על תאוצת הכבידה עצמה, אך היא תורמת תרומה נוספת למאזן הכוחות בכיוון הזה. את התוצאה אנו חשים בתור שינוי במשקל – אך לא בכבידה!
ככלל, ההגדרה הפיסיקלית של תאוצה היא שינוי במהירות. מאחר שהמהירות היא גודל וקטורי – כלומר יש לו גודל וגם כיוון – הרי כשגודל המהירות נשאר קבוע אך הכיוון משתנה קיימת תאוצה. זה המקרה של התנועה המעגלית – אם גוף נמצא על מעגל שמסתובב בתדירות קבועה, המהירות הקווית שלו היא קבועה. עם זאת, מאחר שכיוון המהירות בתנועה כזו הוא משיק למעגל, נוצרת תאוצה. לפי החוק השני של ניוטון, תאוצה שקולה לכוח, ולכן כדי לשמור על תנועה מעגלית יש צורך בכוח אחר שכיוונו כלפי מרכז המעגל. כוח זה פרופורציוני לתדירות הסיבוב ולרדיוס הסיבוב.

כדי מנת להבין איזה כוח אנחנו מרגישים כשאנחנו נמצאים על פני כדור הארץ, עלינו לדון במערכות ייחוס. בקצרה, וכפי שמוסבר ביתר פירוט בשני הקישורים שלעיל, אדם שנמצא במערכת הייחוס המסתובבת (במקרה שלנו פני כדור הארץ) יחוש כוח מדומה כלפי חוץ, כלומר החוצה מרדיוס הסיבוב. הכוח המדומה הזה נקרא "כוח צנטריפוגלי".
היות שכדור הארץ מסתובב סביב צירו שבין הקטבים, רדיוס הסיבוב לעניין התנועה המעגלית נקבע על פי המיקום על פני הכדור, כלומר לפי קווי הרוחב. הקפת הכדור בקטבים היא הקצרה ביותר, ובנקודת הקוטב עצמה היא שקולה לסיבוב במקום (והנה גם אתר שמתעד את המירוץ השנתי "מסביב לעולם" שנערך בכל שנה באנטארטיקה). בקו המשווה רדיוס הסיבוב שווה בדיוק לרדיוס כדור הארץ, שכן שם ההקפה היא הארוכה ביותר. כפי שהזכרנו, גודל הכוח הצנטריפוגלי תלוי ברדיוס הסיבוב, לכן בקו המשווה יורגש כוח חזק יותר מאשר באזורי הקטבים (או בישראל, שנמצאת באזור קו הרוחב 36).

כדור מסתובב. מתוך ויקיפדיה, על ידי Wikiscient

בזה לא תם הסיפור. הכוח הצנטריפוגלי פועל בכיוון מקביל לרדיוס הסיבוב ואילו כיוונו של כוח המשיכה, שפועל ממרכז כדור הארץ, הוא בניצב לקרקע. ולכן התרומה (השלילית) של הכוח הצנטריפוגלי בכיוון כוח המשיכה מצטמצמת גם היא ככל שמתרחקים מקו המשווה.

תרשים כוחות: כוח המשיכה בכיוון מרכז הכדור, הכוח הצנטריפוגלי במקביל למישור הסיבוב. עריכה ע"י dna-webmaster

אם אתם מאוד רוצים להאמין, נספר לכם שמסיבה זו אנשים שחיים בארצות סקנדינביה בצפון מתאפיינים במבנה גוף רחב יותר ומסת גוף גדולה יותר, ואילו אנשי השבטים באפריקה המשוונית נמוכים וקלים. אבל רק סתם. אין שום קשר. laugh

בכל אופן, השינוי בכוח בכיוון הניצב לקרקע (מה שכפי שכתבת נתפס כהשפעה על תאוצת הכבידה) הוא זניח ביחס לכוח הכבידה עצמו. אם ניקח גוף שמשקלו 100 ק"ג, אזי תאוצת הכבידה (כ-9.8 מטר לשנייה2), תיתן כוח של 980 ניוטון. עוצמת הכוח הצנטריפוגלי, שתלוי בתאוצת כדור הארץ, יהיה רק 3.4 ניוטון. כך שאפילו בקו המשווה, שם תרומת הסיבוב היא הגדולה ביותר, מדובר בשינוי של 0.34 אחוז בלבד.
עם זאת, לסיבוב כדור הארץ יש רכיב תאוצה נוסף וחשוב בכיוון מקביל לפני הקרקע – תאוצת קוריוליס. לרכיב הזה יש חשיבות רבה ביותר בהסברת תופעות מזג האוויר באטמוספירה, הגלים באוקיינוס ועוד.\

ונסיים בשיר חביב על סיבובו של כדור הארץ:

 

 

התמונה בעמוד השער, באדיבות המכון החנפי הידאיה

כרמל שור
המחלקה לכימיה פיסיקלית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

0 תגובות