Movimento de rotação da Terra: características e consequências

O movimento de rotação da Terra é o que nosso planeta executa em torno do eixo da Terra na direção oeste-leste e tem uma duração aproximada de um dia, especificamente 23 horas, 56 minutos e 3,5 segundos.

Esse movimento, juntamente com a tradução ao redor do sol, é o mais importante que a Terra tem. Em particular, o movimento de rotação é muito influente no dia-a-dia, pois gera dias e noites.

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Figura 1. Graças ao movimento da Terra, uma área permanece iluminada (dia) enquanto na outra é noite. Fonte: Pixabay

Portanto, cada intervalo de tempo possui uma certa quantidade de iluminação solar, que é comumente chamada de dia e ausência de luz solar ou noite . A rotação da Terra também envolve mudanças de temperatura, pois o dia é um período de aquecimento, enquanto a noite é um período de resfriamento.

Essas circunstâncias marcam um marco em todos os seres vivos que povoam o planeta, dando origem a uma infinidade de adaptações em termos de hábitos de vida. Segundo ela, as sociedades estabeleceram períodos de atividade e descanso de acordo com seus costumes e influenciados pelo meio ambiente.

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Obviamente, as áreas de iluminação e escuridão mudam à medida que o movimento ocorre. Ao dividir 360º que tem uma circunferência, entre as 24 horas em que um dia é arredondado, verifica-se que em 1 hora a Terra virou 15º na direção oeste-leste.

Portanto, se nos movermos para o oeste 15º é uma hora antes, o oposto acontece se você viajar para o leste.

A velocidade de rotação da Terra em seu próprio eixo foi estimada em 1600 km / h no equador, com a conseqüente diminuição à medida que se aproxima dos pólos, até que ele acaba cancelando logo acima do eixo de rotação.

Características e causas

A razão pela qual a Terra gira em torno de seu eixo é encontrada nas origens do sistema solar. Possivelmente o Sol passou muito tempo depois que a gravidade tornou possível o seu nascimento a partir da matéria amorfa que habita o espaço. Quando formado, o Sol adquiriu a rotação fornecida pela nuvem primitiva da matéria.

Parte da matéria que deu origem à estrela foi compactada em torno do Sol para criar os planetas, que também tiveram sua parcela do momento angular da nuvem original. Dessa maneira, todos os planetas (incluindo a Terra) têm seu próprio movimento de rotação na direção oeste-leste, exceto Vênus e Urano, que giram na direção oposta.

Alguns acreditam que Urano colidiu com outro planeta de densidade semelhante e, por causa do impacto, modificou seu eixo e senso de rotação. Em Vênus, a existência de marés gasosas poderia explicar que a direção da rotação reverteu lentamente ao longo do tempo.

Momento angular

O momento angular é, em rotação, qual é a quantidade de movimento linear para a tradução. Para um corpo que gira em torno de um eixo fixo como a Terra, sua magnitude é dada por:

L = Iω

Nesta equação L é o momento angular (kg.m 2 / s), I é o momento de inércia (kg.m 2 ) ew é a velocidade angular (radianos / s).

O momento angular é preservado desde que não haja torque líquido atuando no sistema. No caso da formação do sistema solar, o Sol e a matéria que deu origem aos planetas são considerados como um sistema isolado, no qual nenhuma força causou um torque externo.

Exercício resolvido

Supondo que a Terra seja uma esfera perfeita e se comporte como um corpo rígido e usando os dados fornecidos, seu momento angular de rotação deve ser encontrado: a) em torno de seu próprio eixo eb) em seu movimento de translação ao redor do Sol.

Dados : momento de inércia de uma esfera = I esfera = (2/5) MR 2 ; Massa da Terra M = 5.972 · 10 24 Kg, raio da Terra R = 6371 Km; distância média entre a Terra e o Sol R m = 149,6 x 10 6 Km.

Solução

a) Primeiro, você precisa considerar o momento de inércia da Terra como uma esfera de raio R e massa M.

I = (2/5) ´ 5.972 · 10 24 Kg ′ ( 6371 ´ 10 3 Km) 2 = 9,7 ´ 10 37 kg.m 2

A velocidade angular é calculada da seguinte forma:

ω = 2π / T

Onde T é o período de movimento, que neste caso é de 24 horas = 86400 s, portanto:

ω = 2π / T = 2π / 86400 s = 0,00007272 s -1

O momento angular da rotação em torno de seu próprio eixo é:

L = 9,7 ´ 10 37 kg.m 2 ´ 0,00007272 s -1 = 7,05 ´ 10 33 kg.m 2 / s

b) No que se refere ao movimento de translação ao redor do Sol, a Terra pode ser considerada um objeto pontual, cujo momento de inércia é I = MR 2 m

I = MR 2 m = 5,972 x 10 24 de quilogramas (149,6 de Outubro de 6 × 1,000 m) 2 = 1. 33 ’10 47 kg.m dois

Em um ano, existem 365 × 24 × 86400 s = 3,1536 × 10 7 s, a velocidade angular orbital da Terra é:

ω = 2π / T = 2π /3.1536 x 10 7 s = 1,99 x 10 -7 s -1

Com esses valores, o momento angular orbital da Terra é:

L = 1. 33 ´10 47 kg.m 2 × 1,99 × 10 -7 s -1 = 2,65 × 10 40 kg.m 2 / s

Consequências do movimento de rotação

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Como mencionado acima, a sucessão de dias e noites, com suas respectivas mudanças nas horas e temperatura do dia, são as conseqüências mais importantes do movimento de rotação da Terra em seu próprio eixo. No entanto, sua influência se estende um pouco além desse fato decisivo:

– A rotação da Terra está intimamente relacionada à forma do planeta. A Terra não é uma esfera perfeita como uma bola de bilhar. À medida que gira, desenvolvem-se forças que a deformam, causando abaulamento no equador e consequente achatamento nos pólos.

– A deformação da Terra gera pequenas flutuações no valor da aceleração da gravidade g em diferentes locais. Por exemplo, o valor de g é maior nos pólos do que no equador.

– O movimento rotacional influencia bastante a distribuição das correntes marítimas e afeta muito os ventos, porque as massas de ar e água sofrem desvios em relação à trajetória no sentido horário (hemisfério norte) e na direção oposta (hemisfério sul).

– Os fusos horários foram criados para regular a passagem do tempo em cada local, à medida que as diferentes áreas da Terra são iluminadas pelo sol ou escurecem.

Efeito Coriolis

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O efeito Coriolis é uma consequência da rotação da Terra. Como a aceleração existe em todas as rotações, a Terra não é considerada um referencial inercial, o que é necessário para aplicar as leis de Newton.

Nesse caso, aparecem as chamadas pseudo-forças, forças cuja origem não é física, como a força centrífuga experimentada pelos passageiros em um carro quando ele se curva e eles sentem que estão desviados para o lado.

Para visualizar seus efeitos, considere o seguinte exemplo: há duas pessoas A e B em uma plataforma rotativa no sentido anti-horário, ambas em repouso em relação a ela. A pessoa A joga uma bola na pessoa B, mas quando a bola atinge o local onde estava B, ela já se moveu e a bola é desviada a uma distância s , passando atrás de B.

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Figura 2. A aceleração de Coriolis faz com que a bola desvie sua trajetória lateralmente.

A força centrífuga não é responsável neste caso, ela já atua fora do centro. É sobre a força de Coriolis, cujo efeito é desviar a bola lateralmente. Acontece que A e B têm velocidades ascendentes diferentes, porque estão a diferentes distâncias do eixo de rotação. A velocidade de B é maior e é dada por:

v Um = ω R A ; v B = ω R B

Cálculo de aceleração Coriolis

A aceleração de Coriolis tem efeitos significativos no movimento de massas de ar e, portanto, afeta o clima. Por isso, é importante levar em consideração o estudo de como as correntes de ar e as correntes oceânicas se movem.

As pessoas também podem experimentar quando tentam andar em uma plataforma que está girando, como um carrossel em movimento.

Para o caso mostrado na figura anterior, suponha que a gravidade não seja levada em consideração e o movimento seja visualizado a partir de um sistema de referência inercial, externo à plataforma. Nesse caso, o movimento fica assim:

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Figura 3. O arremesso da bola visto de um sistema de referência inercial. A trajetória a seguir é retilínea (a gravidade não é levada em consideração).

O desvio observado pela bola em relação à posição original da pessoa B é:

s = s B – s A = vt = (v B – v A ) t = (ω R B – ω R A ) t = = ω (R B – R A ) t

Mas R B – R A = vt, então:

s = ω . (vt). t = ω vt 2

É um movimento com velocidade inicial 0 e aceleração constante:

s = ½ a Coriolis t 2

para Coriolis = 2ω .v

Referências

  1. Aguilar, A. 2004. Geografia Geral. 2nd. Edição Prentice Hall. 35-38.
  2. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 214-216. Prentice Hall.
  3. Lowrie, W. 2007. Fundamentos de Geofísica. 2nd. Edição Cambridge University Press. 48-61.
  4. Oster, L. 1984. Astronomia Moderna. Reverte Editorial. 37-52.
  5. Problemas de física do mundo real. Força Coriolis. Recuperado de: real-world-physics-problems.com.
  6. Por que a Terra está girando? Recuperado de: spaceplace.nasa.gov.
  7. Wikipedia Efeito Coriolis. Recuperado de: es.wikipedia.org.

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