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Effetto Coriolis

Scuola secondaria di secondo gradoGeografiaMoto libero visto da un sistema di riferimento rotante: linea retta vista dall’esterno, traiettoria curva per chi si trova sul disco

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Informazioni su questo esperimento

Fai scivolare un disco da hockey su una piattaforma girevole senza attrito. Vista dall’alto, la traiettoria del disco è perfettamente rettilinea, ma la piattaforma ruota sotto di esso: chi si trova sulla piattaforma vede quindi il disco curvare allontanandosi dalla direzione verso cui era stato lanciato. Anche la Terra è un enorme disco rotante: i venti e le correnti oceaniche che percorrono lunghe distanze vengono deviati verso destra nell’emisfero settentrionale e verso sinistra in quello meridionale. Confronta i due punti di vista sullo stesso lancio, poi passa alla Terra e osserva quanto una spinta d’aria curva alle diverse latitudini.

Obiettivi di apprendimento

  • Spiega che l’effetto Coriolis è una deviazione apparente osservata da un sistema di riferimento in rotazione.
  • Prevedi la direzione della deviazione negli emisferi settentrionale e meridionale
  • Spiega perché l’effetto è più intenso vicino ai poli e assente all’equatore
  • Usa il parametro di Coriolis f = 2Ω sin φ per stimare le dimensioni dei cerchi d’inerzia
  • Metti in relazione l’effetto Coriolis con la rotazione delle grandi tempeste e con le fasce globali dei venti

Come si usa

  1. 1Premi «Lancia» mantenendo le impostazioni predefinite. Confronta il percorso nelle due viste. Quale è rettilineo?
  2. 2Osserva la linea di mira tratteggiata nella vista esterna. Dov’è il bersaglio quando il disco raggiunge il bordo?
  3. 3Raddoppia la velocità di rotazione, poi dimezza la velocità di lancio. Quali cambiamenti fanno atterrare il disco più lontano dal bersaglio?
  4. 4Attiva «Ruota in senso orario». In quale direzione il ciclista vede ora curvare il disco?
  5. 5Passa a «Sulla Terra». Spingi l’aria a 45° nord e osservala per un giro completo. Poi prova con 10°, 0° e −45°.
  6. 6A 45° nord, raddoppia la velocità del vento. Cosa succede alle dimensioni del cerchio e al tempo necessario per percorrerlo?

Il modello

Accelerazione di Coriolis osservata in un sistema di riferimento che ruota con velocità angolare Ω
Parametro di Coriolis alla latitudine φ, con Ω = 7,29 × 10⁻⁵ rad/s per la Terra
Raggio e periodo di un cerchio inerziale: aria che si muove alla velocità v senza altre forze orizzontali
Un disco lanciato dal centro atterra a questa distanza dal punto a cui mirava, lungo il bordo, perché il bordo ruota di Ωt mentre il disco lo attraversa

Ipotesi

  • Il disco scivola senza attrito e non rimbalza. Lascia il disco grande quando raggiunge il bordo.
  • Chi lo lancia si muove insieme al disco grande, quindi il disco parte con la velocità laterale del punto da cui viene lanciato.
  • Sulla Terra, l’aria viene spinta una sola volta e poi su di essa non agiscono differenze di pressione, attrito o altre forze; perciò si muove lungo un cerchio inerziale in una piccola regione piana attorno a una latitudine.
  • Si trascura la variazione di f con la latitudine lungo il cerchio e si considera l’effetto centrifugo della rotazione come parte della gravità.

Provalo in classe

  1. Q1Perché una persona che viaggia sul disco grande dice che una forza spinge il disco lateralmente, mentre chi osserva dall’alto dice che non agisce alcuna forza laterale?
  2. Q2Perché gli uragani ruotano in senso antiorario nell’emisfero settentrionale, se l’effetto Coriolis devia verso destra l’aria in movimento?
  3. Q3Perché gli uragani si formano quasi mai entro circa 5° dall’equatore?
  4. Q4Un lavandino è largo circa 0,5 m e si svuota in 20 s. Usa f = 2Ω sin φ per spiegare perché l’effetto Coriolis non determina da che parte defluisce l’acqua.
  5. Q5L’artiglieria a lunga gittata e i missili devono tenere conto dell’effetto Coriolis, ma i palloni da calcio no. Perché?

Domande frequenti

La forza di Coriolis è una forza reale?

È chiamata forza fittizia o forza d’inerzia. Nulla spinge lateralmente il disco da hockey. Compare solo quando si descrive il moto da un sistema di riferimento rotante, come il disco o la Terra, ed è necessaria in quel sistema affinché le leggi del moto funzionino.

L’effetto Coriolis fa sì che l’acqua dei WC defluisca in direzioni opposte nei due emisferi?

No. Per l’acqua in un lavandino o in un WC, l’accelerazione di Coriolis è milioni di volte più piccola di altri effetti, come la forma del recipiente e il modo in cui è stata versata l’acqua. È rilevante solo per moti su grandi distanze o per lunghi periodi, come i sistemi meteorologici e le correnti oceaniche.

Perché la deviazione dipende dalla latitudine?

Solo la componente della rotazione terrestre attorno alla verticale locale fa ruotare il moto orizzontale. Ai poli il terreno ruota completamente attorno alla verticale, mentre all’equatore non ruota affatto attorno a essa; quindi f = 2Ω sin φ passa dal suo valore massimo a zero.