DINAMICA ATMOSFEREI - Facultatea de Fizică din Bucureşti

η ∂ u η
Dacă η = const. atunci în dreapta se obţine: iar ν = se numeşte vâscozitate
2 ρ ∂z
ρ
cinematică.
kg
Unitatea de măsură pentru vâscozitatea dinamică este [ η ] S.
I = ≡ daP(
decapoise)
iar
m⋅
s
2
m
vâscozitatea cinematică are dimensiuni de difuzivitate (difuzia impulsului): [] ν S.
I = .
s
Vâscozitatea moleculară este neglijabilă în stratul de suprafaţă, exceptând un strat foarte
subţire de câţiva cm la suprafaţa Pământului, unde componenta verticală a tensiunii tangenţiale
este foarte mare. Departe de acest strat limită molecular de suprafaţă, impulsul este transportat în
primul rând prin curenţi turbionari. Într-un fluid turbulent cum este atmosfera este util adesea să
reprezentăm curenţii turbionari de scară mică ca “picaturi” ale fluidului care se mişcă aproape în
întregime într-un câmp de scară mare în fluid şi transferă pe verticală impuls într-o maniera
analoagă cu moleculele, în cazul vâscozităţii moleculare. Ca urmare, se poate defini o lungime de
amestec pentru curenţii turbionari prin analogie cu drumul liber mediu al moleculelor în cazul
vâscozităţii moleculare.Tot prin analogie, se defineşte un coeficient de turbulenta în loc de
coeficient de vâscozitate cinematică sau dinamică.
6.2.4. Forţa centrifugă şi gravitaţia
Legea a doua a lui Newton poate fi aplicată mişcării, relativ la un sistem de coordonate
fixat în spaţiu. Totuşi, este mai normal când se descrie mişcarea să se folosească un sistem de
referinţă geocentric, care este unul fixat într-un punct de pe suprafaţa Pământului. În acest caz,
fiind vorba de un sistem neinerţial, în legea lui Newton se introduc forţele aparente sau inerţiale :
forţa centrifugă şi forţa Coriolis.
Pentru ca un corp să se menţină pe o traiectorie curbă trebuie să actioneze o acceleraţie
perpendiculară pe direcţia instantanee de mişcare, către centrul de curbură a traiectoriei, altfel
corpul s-ar deplasa în linie dreaptă.
V
Aceasta acceleraţia este acceleraţia centripetă,
r
2
. Deci acceleraţia necesară pentru ca un
corp să-şi păstreze traiectoria circulară este îndreptată către centrul de rotaţie şi este evidentă
dintr-un sistem de referinţă inerţial (observatorul priveşte corpul din centru de rotaţie). O
particulă, care nu se mişcă, pe corpul în rotaţie va avea o acceleraţie relativă faţă de centrul de
V
curbură,
r
2
(observatorul se află pe particulă). Cu alte cuvinte, o forta aparentă, forţa centrifugă
trebuie să fie inclusă printre fortele care acţionează asupra corpului în repaus într-un sistem în
mişcare de rotaţie.
Ca urmare, o particulă de aer, de masă unitate în repaus, pe suprafaţa Pământului,
observată dintr-un sistem de referinţă în rotaţie odată cu Pământul, este supusă unei forţe
centrifuge R r
2
Ω , unde Ω este viteza unghiulară de rotatie a Pământului R r vectorul de poziţie de
la axa de rotaţie la particulă.
T = 23 h 56 min 42 s, Ω = 2 π/T = 2 π/8616 s = 7,292 · 10 –5 rad/s
2