Gaspard Gustave Coriolis

Corioliseffekten upptäcktes på 1830-talet av den franske fysikern och matematikern Gaspard Gustave Coriolis (1792-1843), när han studerade dynamiken hos maskiner med roterande delar.

Gaspard Gustave Coriolis var son till en adelsman som under franska revolutionen kommit på obestånd. Den unge Gaspard visade tidigt anmärkningsvärda talanger och vann vid 18 års ålder tillträde till den prestigefyllda skolan École Polytechnique.

Samma år som Napoleon led nederlag vid Waterloo, 1815, blev Coriolis anställd som lärare vid skolan. Detta skedde trots motstånd från en del av hans adliga släktingar som förfasade sig att han skulle bli "en simpel skolmästare".

Början av 1800-talet var en tid av förändringar. Den industriella revolutionen var i full gång och hade ökat intresset för maskiner. Coriolis blev snart engagerad i arbete på att förbättra utbildningen av ingenjörer. 1829 publicerade han en bok i maskinkunskap där han för första gången klargjorde ekvationen för rörelseenergi, mv²/2 där m är kroppens massa och v dess hastighet.

Det började med biljard

Rektorn för École Polytechnique var en inbiten biljardspelare. För att förbättra sin skicklighet ville han skaffa sig en djupare förståelse av varför och hur bollarna rullar och studsar som de gör.

Han gav Coriolis i uppdrag att utreda saken och denne publicerade 1832 en bok om "Den matematiska teorin för biljardspelet". Med detta hade Coriolis kommit att intressera sig för roterande system, i synnerhet maskiner med roterande delar.

Under de följande tre åren publicerade han två artiklar om dynamiken hos sådana system. Det är i den andra artikeln, från 1835, som "corioliskraften" presenteras för första gången.

Corioliskraften upptäcks

Maskiner med roterande delar är utsatta för starka centrifugalkrafter vilka kan slita sönder dem om de inte är hållfasta. Centrifugalkrafter pekar vinkelrät ut från den krökta rörelsen.

Coriolis fann nu att om någon del av maskineriet, förutom att föras runt av rotationen också rör sig relativt denna, så kommer dess bana, och därmed centrifugalkraften, att förändras. Han ville därför beräkna denna, förändrade eller totala centrifugalkraft.

Coriolis visade att den totala centrifugalkraften kunde beräknas som summan av den vanliga centrifugalkraften Ω²R0 och en tilläggskraft 2ΩVr som var vinkelrät mot rörelsen inom det roterande systemet.

Genom en ingående matematisk analys visade han att denna tilläggskraft bestämdes av dubbla vinkelhastigheten hos det roterande systemet gånger hastigheten hos föremålet.

Det var denna tilläggskraft som senare kom att kallas för "corioliskraften". För Coriolis hade corioliskraften ingen självständig roll att spela, utan sågs bara som ett komplement till den vanliga centrifugalkraften.

Tröghetskrafter

Liksom centrifugalkraften är corioliskraften ingen "riktig" kraft som den gravitationella dragningskraften eller de magnetiska och elektriska krafterna. Dessa finns så att säga alltid, medan centrifugalkraften och corioliskraften är så kallade "tröghetskrafter" som bara uppträder inom system som roterar, corioliskraften uppträder dessutom bara om ett föremål rör sig i förhållande till systemet.

Den avböjande effekt som en person märker som rör sig på en karusell beror alltså inte bara på corioliseffekten som ofta påstås, utan till största delen på den vanliga centrifugalkraften.

För att framhäva corioliskraften måste någon kraft balansera eller neutralisera centrifugalkraften. Detta kan ske genom att karusellen görs konkav. På vår roterande jord är det dess tillplattade form som tillhandahåller en sådan mekanism.