Por que não sentimos a Terra girando embaixo de nós?

Não tenho certeza de todos os detalhes do experimento, mas basicamente foi o seguinte. Alguém marcou a localização da decolagem em um balão de ar quente e subiu direto no ar. Eles ficaram suspensos por algum tempo antes de voltarem direto para baixo. Aparentemente, o resultado foi que eles não haviam se desviado do ponto de decolagem original embaixo deles. Talvez eu tenha entendido tudo errado, mas tenho certeza de que está perto.

Mas se nesse experimento a Terra não teve efeito no ponto de aterrissagem, por que a “rotação da Terra” precisa ser levada em consideração para fazer o tiro com um rifle de longo alcance, por exemplo? Agora eu sei que não é a melhor comparação e que existem muitos fatores diferentes nos dois cenários. Como "a bala está viajando e no experimento o balão não estava", mas eu gostaria de ouvir diferentes teorias e opiniões sobre o motivo.

PS: Eu sei que uma resposta popular será a de que a Terra é muito grande para sentirmos sua rotação, mas estou pensando mais profundamente do que isso!

Há duas coisas diferentes acontecendo, e elas não são muito relacionadas (pelo que posso ver). Para a situação do balão de ar quente, você pensaria que, se pairasse acima de onde está por 6 horas, a Terra poderia girar embaixo de você e você aterrissaria em um lugar completamente diferente. Infelizmente, como o balão de ar quente estava na Terra, ele já estava se movendo com a Terra. Existem muitos quadros de referência em jogo, mesmo que pareçamos estar parados. Todos na Terra estão parados na superfície. No entanto, a superfície está girando em torno do eixo da Terra. O eixo da Terra (e a própria Terra) orbita o Sol. O Sol gira em torno de nossa galáxia e nossa galáxia está viajando pelo espaço intergaláctico.

Então, como isso se relaciona com a situação dos balões de ar quente? Bem, porque o balão estava na superfície, ele já estava se movendo com a superfície da Terra. Lembra como eu disse que a superfície da Terra gira em torno do eixo da Terra? Bem, desde que o balão estava na superfície, ele também girará com o eixo da Terra, assim como a superfície! E se quiséssemos alcançar esse efeito flutuante? Eu disse anteriormente que a Terra orbita o Sol. Para alcançar esse efeito de pairar, precisaríamos que nosso balão de ar quente orbitasse o Sol semgirando em torno da terra. Você não pode fazer isso com um balão de ar quente, pois a atmosfera também se move com a Terra, e os balões de ar quente não podem ir para o espaço. Para alcançar esse efeito de pairar, precisaríamos de algum tipo de nave espacial com muito combustível. Se eu tivesse uma nave espacial que não orbita com a Terra (isso custaria muito e muito combustível), então sim, eu poderia pairar no mesmo local e fazer a Terra girar sob mim.

Agora, você provavelmente está se perguntando como eu poderia conseguir isso com uma espaçonave que estava originalmente na superfície da Terra. Não haveria muito sentido nesse efeito pairando, já que você pode simplesmente voar para o seu destino (como o Big Falcon Rocket), mas se você quiser fazê-lo, precisará ir acima da atmosfera da Terra, use seu boosters para irem opostos à rotação da Terra (para cancelar sua velocidade), pairar por algum tempo, depois use seus boosters para acompanhar a rotação da Terra (para retornar à velocidade de rotação) e pousar na Terra. Claro, você poderia pular a segunda parte usando escudos de calor e colidindo com a atmosfera da Terra como qualquer outra espaçonave que tenhamos, e nenhum foguete faria isso, pois é muito mais prático orbitar a Terra (pairar custa combustível,

Ok, e a situação do atirador? A Terra gira em seu eixo. Como um dia dura 24 horas, um local no equador circula uma vez no mesmo tempo que leva alguém no Ártico a circular uma vez. No entanto, quanto mais ao norte ou ao sul você estiver do equador, mais devagar a parte da Terra precisará girar para concluir 1 rotação em 24 horas. Pense em girar uma bola. O equador da bola gira, mas o topo e o fundo se movem muito mais devagar. É a mesma coisa. Digamos que meu atirador está no equador. Quando o atirador atira para o leste ou oeste, não precisa corrigir a rotação da Terra, porque em toda a latitude, a Terra está girando na mesma velocidade. No entanto, se o atirador disparar para o norte, a bala irá para o leste. Naquela' s porque quando a bala foi disparada na latitude mais próxima do equador (tiro do sul), aquele ponto da Terra estava se movendo mais rápido do que o ponto da Terra em que o alvo estava. É como dizer que o ponto em que estou parado gira a uma velocidade de, digamos, 1000 mph, mas o ponto do meu alvo gira, digamos, 995 mph. Como minha bala veio da parte de 1000 mph, obviamente ela sairá do cano em alta velocidade por causa da arma, mas também estará girando em torno do eixo da Terra a 1000 mph. No entanto, quando minha bala começa a se aproximar da latitude do meu alvo, uma vez que a Terra gira mais devagar, ela parece se desviar na direção da rotação (que fica a leste ou à direita). Por quê? Bem, como a velocidade do meu alvo é de 995 mph de rotação, você faz 1000 - 995 = 5. Isso significa que minha bala terá uma velocidade líquida de 8 km / h à direita em relação ao meu alvo. Isso significa que minha bala errará se o alvo estiver longe o suficiente. Se você disparar do equador para o sul, a bala também irá para o leste; portanto, ela será desviada para a esquerda. É o mesmo efeito, mas "de cabeça para baixo". Esse efeito é chamado de efeito Coriolis, e é o que dá o poder aos furacões.

Finalmente, você perguntou "por que não sentimos a Terra girando embaixo de nós?" Isso ocorre porque estamos nos movendo com a Terra. Quando você está em um trem que está a uma velocidade constante de 80 km / h, você não o sente se mover (você pode sentir alguns solavancos devido a trilhas irregulares). É somente quando você acelera ou desacelera que você sente que as coisas se movem. Quando você está no trem, sua velocidade é constante, para que você não sinta nada. É o mesmo para a Terra, exceto que você está girando em torno do eixo da Terra a uma constante 1000 mph. Nada mudou, exceto a velocidade é mais rápida.

Eu provavelmente expliquei isso horrivelmente, então fique à vontade para perguntar qualquer coisa.

É difícil sentir a rotação da Terra pessoalmente, mas apenas porque não somos muito sensíveis a mudanças muito graduais e "forças" muito fracas. No entanto, existem objetos do cotidiano que podem nos mostrar a rotação da Terra. O balão pode ter sido uma má escolha, porque mesmo um leve vento ao longo do tempo dominará o problema. ( veja também ]

Um pêndulo

Um objeto é um pêndulo de Foucault .

Fonte

Um giroscópio

Outra é uma câmera (cara) com estabilização de imagem inercial. Algumas câmeras possuem pequenos chips de giroscópio que detectam rotações muito pequenas do corpo da câmera e compensam com o processamento da imagem.

Fonte

Veja as seguintes perguntas e suas respostas para mais informações.

• Câmera SLR estabilização giroscópica - limitada pela rotação da terra?
• Por que a estabilização de imagem tem um limite?

São três perguntas em uma.

Por que não sentimos a terra girando embaixo de nós?

Se você está perguntando o que alguém sente quando está parado na superfície da Terra, é porque

• O atrito estático e a força normal são forças de restrição,
• A diferença entre o que você sentiria em um planeta não rotativo com a mesma massa e tamanho da Terra e nossa Terra rotativa é muito pequena, e
• Você nunca experimentou nada além de ficar em pé na nossa Terra em rotação.

As forças de restrição assumem qualquer valor necessário para satisfazer a restrição, se isso não violar alguma outra condição. Por exemplo, a força normal empurra o normal para a superfície, de modo a manter o objeto restrito na superfície (a restrição). A "outra condição" no caso da força normal é que a força normal só pode ser direcionada para o exterior. O atrito entra em jogo se a superfície em que se está parado não estiver nivelada. A outra condição no caso de atrito estático é que ele não pode exceder o coeficiente de atrito estático multiplicado pela força normal.

$F_{\text{net}}= m r \Omega^2$$m$$r$$\Omega$$\vec F_\text{surface} + \vec F_\text{gravity} = \vec F_\text{net}$

O mesmo resultado surge se alguém observar as coisas da perspectiva de uma moldura rotativa. Nesta perspectiva, a força líquida aparente é zero. As estruturas rotativas envolvem forças fictícias, como a força centrífuga fictícia. Isso tem exatamente a mesma magnitude que a direção oposta da força líquida calculada acima. O resultado final é o mesmo.

Alguém marcou a localização da decolagem em um balão de ar quente e subiu direto no ar. Eles ficaram suspensos por algum tempo antes de voltarem direto para baixo. Aparentemente, o resultado foi que eles não haviam se desviado do ponto de decolagem original embaixo deles. Talvez eu tenha entendido tudo errado, mas tenho certeza de que está perto.

Essa é a segunda parte da pergunta. A menos que sejam amarrados, os balões de ar quente normalmente não retornam ao local de onde decolam. Balões de ar quente vão aonde o vento os leva. É por isso que os balões de ar quente precisam de equipes de perseguição. Um balão de ar quente retornará ao seu ponto de decolagem se o vento não existir ou se inverter a direção durante o curso do voo do balão. A flutuabilidade que eu ignorei acima é quase insignificante para um balão de ar quente. Aqui é a força normal que é insignificante (é inexistente). Para que um balão permaneça parado, o vento precisa ser inexistente e a força de flutuação deve assumir a mesma forma que a força normal leva para um objeto parado na superfície da Terra.

Por que a “rotação da terra” precisa ser levada em consideração para fazer o tiro a longa distância de um rifle, por exemplo?

Porque a bala está se movendo em relação à superfície da Terra. Observe bem: são apenas os disparos de longo alcance, mais de um quilômetro, em que a rotação da Terra precisa ser levada em consideração. O movimento da bala leva em consideração outra força fictícia, o efeito Coriolis. O efeito Coriolis é zero para uma pessoa parada e para um balão parado.

O efeito Coriolis tem dois efeitos principais no voo de uma bala, uma deflexão horizontal e uma deflexão vertical. A deflexão horizontal depende da latitude, sendo o efeito mais forte nos pólos e zero no equador. O efeito Coriolis faz com que os objetos em movimento vire para a direita no hemisfério norte, mas para a esquerda no hemisfério sul. A deflexão vertical depende da latitude e direção. Essa deflexão vertical é mais forte no equador, zero nos pólos ou se a direção do movimento for para o norte ou sul. As deflexões são pequenas, mesmo para uma bala disparada em direção a um alvo a um quilômetro de distância. Centímetros, no entanto, podem ser importantes.