Uno de los conceptos que más desconcierta a los alumnos a la hora de aprender conceptos sobre Mecánica Clásica es la de fuerzas ficticias. Se entiende por Mecánica Clásica la que ocurre con objetos de la escala a la que estamos acostumbrados, ya que a nivel de las partículas, se dan otros efectos.
La idea de fuerzas ficticias y fuerzas reales tiene que ver con el sistema de referencia que usamos para entender el entorno. Es decir, no es lo mismo que fijemos como origen de coordenadas a una persona en el andén de una estación, o a una persona que viaja en un tren. Dentro de los conceptos de este tipo de fuerzas, una de las más conocidas es la provocada por la aceleración de Coriolis, la cual se da en sistemas que están rotando. Concretamente, esta fuerza sirve para explicar el sentido de giro de los huracanes.
Estos fenómenos meteorológicos giran en sentido anti horario en el hemisferio norte, y en sentido horario en el hemisferio sur. Vamos a ver en qué consisten y cómo se demuestra este efecto con las fórmulas que un alumno cualquiera pueda ver en clase:
Pensemos que el hemisferio norte lo convertimos en un disco plano. Lógicamente, sigue girando. Un huracán es una zona de baja presión, lo cual atrae a los vientos de su alrededor.
Es decir, lo más normal sería que el viento que baja del norte o el viento que sube del sur fueran en línea recta. Sin embargo, no es del todo correcto. Para ello, pensemos en un sistema de coordenadas tal que así donde la pantalla representa el plano X-Y, y Z es el plano perpendicular. Es decir:
La velocidad de giro de la Tierra en ese sistema tiene componente Z únicamente, y su valor es w. La aceleración de Coriolis (llamada así en honor al científico francés Gaspard de Coriolis, 1792–1843) tiene la fórmula de un producto vectorial de la forma:
Acel Coriolis = 2 · w x velocidad
El producto vectorial es una sencilla operación. Pensemos en el viento que sube del sur, el cual tiene una velocidad v. Al hacer el producto vectorial entre esa velocidad y la velocidad de rotación de la Tierra, nos aparece una aceleración de Coriolis con sentido X positivo. Es decir, eso significa que se está desviando hacia la derecha. En cambio, un viento que baje del norte, en el producto vectorial va a tener un sentido Y negativo, lo cual implica que se desvía hacia la izquierda, tal y como aparece en la siguiente imagen:
Y como el centro de bajas presiones sigue atrayendo a los vientos, se terminará formando esto:
Lo cual provoca que el huracán gire en sentido antihorario en el hemisferio norte, y en sentido horario en el sur. La fuerza por efecto Coriolis se consigue al multiplicar la aceleración por la masa. Para que este efecto sea perceptible, la masa de aire ha de ser muy grande, por lo que el efecto Coriolis no se puede apreciar en desagües de grifos ni pequeños recipientes, tal y como circula en muchos vídeos de la Red.
Para más información y profundización, recomiendo este vídeo educativo del MIT.
Artículo original aparecido aquí.
