中心から端へ(コリオリ3)

ここからは回転する円盤の中心からボールを投げたらどうなるかという話題です。

はっきり言えば右にそれます。これぞコリオリです!

前回の記事で「動く歩道でボールを投げたらどうなるか」について考えました。まとめると

1.天井からボールを見ると・・

 ボール⇒まっすぐ進む

 人間 ⇒移動する

2.人間(自分たち)からボールを見ると・・

 ボール⇒外れて飛んでいく(ように見える)

 自分たち⇒止まっている(ように感じる)

円盤とボール

今回考えるのは、「回転している地面の上空を物体が移動しているとしたら、地上ではどのように見えるか?」という論題です。

そのことを回転している円盤とボールの例えで考えます。

A 中心から端へ

最初に「回転している円盤の中心から円盤の端に向かってボールを投げたら、円盤に乗っている人たちからはボールはどのように見えるか?」を考えます。

気象においては、北極から赤道方向に空気が移動する、というイメージです。

ただ、地球は球体(三次元)ですが、これから考えるのは円盤(二次元)なので、まだ実際の気象現象とは違うので、そこは注意したいと思います。

では順に考えていきましょう。

1.ボールを天井から見ると・・

円盤の中心にいるAさんが円盤の端にいるEさんに向けてボールを投げたとします。

まず、ボールの動きを円盤の上の天井から見るとして、二つのケースを考えてみます。

a) 円盤が止まっている場合

0:00 円盤の中心にいるAさんから円盤の端にいるEさんに赤いボールを投げます。

1:00 Bさんの上を通過

2:00 Cさんの上を通過

3:00 Dさんの上を通過

4:00 Eさんがキャッチ

b) 円盤が回転している場合

回転していても上から見下ろすなら、ボールはAさんが当初投げた方向へまっすぐ進んで行きます。

一方、Bさん、Cさん、Dさん、Eさんは回転方向に移動していきます。AさんからEさんの移動を線で結ぶと左方向に曲がって行くように見えます。

2.円盤に乗っている人からボールを見上げると

a) 円盤が止まっている場合

円盤を上から見下ろした場合と同様ボールはAからEへと飛んで行きます。

b) 円盤が回転している場合

Aさん以下Eさんまでは円盤に乗って円盤と同じ動きをしているわけですから、自分たちは止まっていると感じています。

一方、ボールは時間を追うごとに、言い換えれば進む距離が長くなるほど人間から見て左へ大きくそれていくように見えます

ボールの(みかけの)進行方向で考えると右へ右へと曲がって行くようです。

そう、何かの力がボールの動きに働いて・・ 

この力がコリオリの力(転向力)です。

あくまで見かけ上の力なので、ボール自体の進行方向や進行速度を変えるものではありません。

続きはまた 😯