MOVIMENTO DE ROTAÇÃO DA TERRA: CARACTERÍSTICAS E CONSEQUÊNCIAS - FISICA - 2024

O movimento rotacional da Terra é aquele que nosso planeta executa em torno do eixo da Terra na direção oeste-leste e dura aproximadamente um dia, especificamente 23 horas, 56 minutos e 3,5 segundos.

Esse movimento, junto com a translação ao redor do sol, são os mais importantes que a Terra possui. Em particular, o movimento de rotação é muito influente no dia-a-dia dos seres vivos, pois dá origem a dias e noites.

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

Portanto, cada intervalo de tempo tem uma certa quantidade de iluminação solar, que é o que comumente se chama de dia, e ausência de luz solar ou noite. A rotação da Terra também acarreta mudanças de temperatura, já que 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 lugar a uma infinidade de adaptações em termos de hábitos de vida. Segundo ele, as empresas estabeleceram os períodos de atividade e descanso de acordo com seus costumes e influenciados pelo meio ambiente.

Obviamente, as zonas claras e escuras mudam conforme o movimento ocorre. Ao dividir 360º que tem uma circunferência, entre as 24 horas às quais um dia é arredondado, verifica-se que em 1 hora a Terra rodou 15º no sentido oeste-leste.

Portanto, se nos movermos 15º para o oeste é uma hora mais cedo, o contrário acontecerá se formos 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 se anule apenas no eixo de rotação.

Características e causas

A razão pela qual a Terra gira em torno de seu eixo está nas origens do sistema solar. Possivelmente o Sol passou muito tempo somente depois que a gravidade tornou possível seu nascimento a partir da matéria amorfa que povoa o espaço. Ao se formar, o Sol adquiriu a rotação fornecida pela nuvem primitiva de 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. Desta forma, todos os planetas (incluindo a Terra) têm seu próprio movimento rotacional 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, devido ao impacto, mudou seu eixo e direção de rotação. Em Vênus, a existência de marés gasosas poderia explicar por que a direção de rotação inverteu lentamente com o tempo.

Momento angular

O momento angular é, em rotação, o que o momento linear é para a translação. Para um corpo girando em torno de um eixo fixo como a Terra, sua magnitude é dada por:

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 conservado enquanto não houver 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

Assumindo que a Terra é uma esfera perfeita e se comporta 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 translacional em torno do Sol.

Solução

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

A velocidade angular é calculada assim:

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

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

b) Em relação ao movimento translacional em torno do Sol, a Terra pode ser considerada um objeto pontual, cujo momento de inércia é I = MR ² _m

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

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

Consequências do movimento rotacional

Como mencionado acima, a sucessão de dias e noites, com suas respectivas mudanças nas horas de luz e temperatura, é a consequência mais importante do movimento rotacional da Terra em seu próprio eixo. No entanto, sua influência se estende um pouco além deste fato decisivo:

- A rotação da Terra está intimamente relacionada com a forma do planeta. A Terra não é uma esfera perfeita como uma bola de bilhar. Conforme ele gira, forças se desenvolvem que o deformam, causando abaulamento no equador e subsequente achatamento nos pólos.

- A deformação da Terra dá origem a pequenas flutuações no valor da aceleração da gravidade g em diferentes locais. Assim, por exemplo, o valor de g é maior nos pólos do que no equador.

- O movimento rotacional influencia muito a distribuição das correntes oceânicas e afeta muito os ventos, devido ao fato de que as massas de ar e água experimentam desvios de sua trajetória tanto no sentido horário (hemisfério norte) quanto na direção oposta (hemisfério sul).

- Os fusos horários foram criados, a fim de regular a passagem do tempo em cada lugar, pois as diferentes áreas da Terra são iluminadas pelo sol ou escurecidas.

Efeito Coriolis

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, que é o necessário para aplicar as leis de Newton.

Nesse caso, surgem as chamadas pseudo-forças, forças cuja origem não é física, como a força centrífuga experimentada pelos passageiros de um carro ao fazer uma curva e sentir que estão sendo desviados para um lado.

Para visualizar seus efeitos, considere o seguinte exemplo: há duas pessoas A e B em uma plataforma em rotação anti-horária, ambas em repouso em relação a ela. A pessoa A lança uma bola para a pessoa B, mas quando a bola atinge o local onde B estava, ela já se moveu e a bola é desviada a uma distância s, passando atrás de B.

Figura 2. A aceleração de Coriolis faz com que a bola desvie seu caminho lateralmente.

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

Cálculo da aceleração de Coriolis

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

As pessoas também podem sentir isso quando tentam andar em uma plataforma giratória, 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. Neste caso, o movimento se parece com este:

Figura 3. O lançamento da bola visto de um sistema de referência inercial. O caminho que se segue é retilíneo (a gravidade não é levada em consideração).

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

Mas R _B - R _A = vt, então:

s = ω. (vt). t = ω vt ²

É um movimento com velocidade inicial 0 e aceleração constante:

a _Coriolis = 2ω.v

Referências

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