Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Freitag, 15. November 2019

Was ist die Corioliskraft? Teil 1

In dieser kleinen Postserie möchte ich eine oft  vorkommende und für viele Phänomene in Geophysik und Astrophysik verantwortliche Kraft vorstellen...ganz ohne Mathematik.

Die Corioliskraft CK ist eine Trägheitskraft, die in rotierenden Bezugssystemen auftritt.
Ein einfacher Fall möge das demonstrieren:
Stößt man auf einer drehenden Scheibe eine Kugel an, so bewegt diese sich auf Grund ihrer Trägheit (Reibung wird vernachlässigt) immer geradeaus weiter. So sieht es ein außenstehender Beobachter.
Relativ zur Scheibe aber gerät die Kugel immer mehr in Gebiete, bei denen sich die Scheibe mit höherer Geschwindigkeit dreht (Die Rotationsgeschwindigkeit nimmt proportional zum Abstand vom Mittelpunkt zu.).
Deshalb bleibt die Kugel relativ zur Scheibe und zu deren Drehung  immer weiter zurück. Für den außenstehenden Beobachter klar: Die weiter außenliegenden Scheibenteile drehen sich eben schneller unter der Kugel weg.
Der mitgedrehte Beobachter sieht nur wie die Kugel, bezogen auf ihrer Bewegung nach Außen, nach rechts abdriftet. Die Kugel bleibt hinter der Rotation der Scheibe zurück, ohne eigentliche Krafteinwirkung von Außen, nur durch ihre Trägheit bedingt. Dies führt er aber auf eine "Schein"-Kraft zurück, die CK.

Keine Angst, wir werden die Berechnung hier nicht zeigen, aber mathematisch gesehen entsteht die CK bei einer Koordinatentransformation zwischen einem ruhenden und einem gedrehten Bezugssystem. Dabei muss man die Bewegungsgrößen durch Vektoren angeben, also auch ihre Richtungen betrachten.
Dadurch gibt es in verschiedenen Richtungen verschieden starke Komponenten der CK.
Die oben genannte ist nur eine davon, nämlich die, die auftritt, wenn der Körper sich im gedrehten Bezugssystem radial nach Außen bewegt.
Die anderen Fälle der Corioliskraft werden wir im nächsten Post kennenlernen. Dann sind wir in der Lage, die sog. Ostabweichung beim freien Fallen von Gegenständen richtig(er) zu beschreiben.

Bild: Physik Humboldt Universität Berlin


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