Física de la vida cotidiana_Tarea 5.1. Un trabajo. Efecto Coriolis

 

Hace unos meses oí hablar sobre el efecto Coriolis y el fregadero cerca del Ecuador. Según un video  que circula en Youtube desplazándose tan solo unos metros es posible ver cómo cambia la dirección de giro del agua al vaciar una fregadera o un cubo. Esta demostración no me convencía del todo por lo que decidí leer un poco sobre el tema.

Para entender bien este efecto comenzaremos considerando la primera ley de Newton o el principio de inercia que considera que un objeto no modifica su estado de reposo o movimiento si ninguna fuerza neta actúa sobre el mismo.  De manera que seguirá en reposo si estaba así o en movimiento rectilíneo.  Si se cumple la primera ley de Newton el sistema de referencia es inercial, de lo contrario estamos ante un sistema de referencia no inercial. Este es el caso de objetos que estén en proceso de aceleración. La aceleración afecta el movimiento de los objetos, por lo que se pueden definir una serie de fuerzas:

-Fuerza de aceleración lineal. La aceleración se define como un cambio en la velocidad de un objeto por unidad de tiempo y actúa en línea recta.  Por ejemplo, cuando un coche se pone en marcha.

-Fuerza de aceleración angular. También se denomina aceleración rotacional. Se produce al cambiar la velocidad angular de un objeto que gira. Por ejemplo, el movimiento de la Tierra alrededor del Sol va disminuyendo.

-Fuerza centrífuga. Está fuerza se debe al movimiento de un cuerpo tomando como referencia un sistema en rotación. Por ejemplo, si una persona coge un bola atada por una cuerda y la hace girar, la fuerza centrífuga alejara la bola del eje de rotación.

-Fuerza de Coriolis. Es la fuerza que aparece cuando un objeto está en movimiento con respecto a un sistema de rotación y se toma como punto de referencia el propio sistema que está en rotación. Es una fuerza perpendicular a la dirección del eje de rotación del sistema o a la dirección del movimiento del objeto desde el punto de vista del sistema en rotación. La fuerza de Coriolis se divide en dos componentes: tangencial y radial.

Para entender la fuerza de Coriolis se puede considerar un disco que gira, en el mismo disco hay un observador y una bola. La bola se desplaza desde el centro del disco hasta el extremo haciendo un recorrido lineal visto desde arriba (un punto de referencia externo al disco). Sin embargo, para el observador que se encuentra en un extremo del disco no ve un recorrido lineal sino que observa como la bola se desvía hacia un lado desplazado por una fuerza, la fuerza Coriolis.  Lleva el nombre del ingeniero y matemático francés Gustave Gaspard Coriolis que describió la fuerza de forma matemática en 1835. Esta fuerza es importante en objetos que recorren grandes distancias o que se mueven durante un largo tiempo.

El efecto Coriolis se puede ver cuando se desplazan grandes masas de aire o agua. Las masas de aire se desplazan de una zona de alta presión a una zona de baja presión, pero ese movimiento no se hace de forma lineal. La Tierra está girando respecto a su eje y la velocidad no es la misma en los polos y en el ecuador, la velocidad de giro es mucho más alta en el ecuador. En el hemisferio norte el viento de los anticiclones se mueve en el sentido de las agujas del reloj mientras que en los ciclones se mueve en contra del sentido del reloj. En el hemisferio sur ocurre al revés.

En los océanos se puede apreciar un efecto similar, debido al flujo alrededor de una zona de alta presión y el efecto Coriolis en el hemisferio norte el agua se mueve en el sentido de las agujas, mientras que lo hace de forma contraria en el hemisferio sur. Aun así hay muchos factores en las corrientes de agua que pueden afectar el flujo como el gradiente de densidad por la diferencias en la concentración de sal, el flujo de corrientes calientes y la topografía de la costa.

Como se ha mencionado el efecto Coriolis tiene efecto cuando los objetos se mueven largas distancias o por un largo tiempo, pero ¿es posible ver ese efecto en la fregadera? La aceleración de Coriolis se define de la siguiente manera:

siendo q la altitud del lugar. La aceleración por Coriolis es varias órdenes de magnitud más pequeña que la aceleración por la gravedad. El efecto de Coriolis  es mucho más pequeño que la gravedad, los flujos que se generan al quitar el tapón, la corrientes de aire alrededor del fregadero, la geometría del propio fregadero. Por lo que cualquier efecto tendrá más peso que el efecto Coriolis por lo que el giro del agua en el desagüe no dependerá del efecto Coriolis.