En física teórica, un campo de Coriolis es uno de los campos gravitacionales aparentes sentidos por un cuerpo giratorio o acelerado a la fuerza , junto con el campo centrífugo y el campo de Euler .
Sea el vector de velocidad angular del marco giratorio, la velocidad de una partícula de prueba utilizada para medir el campo. Por lo tanto, utilizando la expresión de la aceleración en un marco de referencia giratorio , se sabe que la aceleración de la partícula en el marco giratorio es:
Se supone que la fuerza de Coriolis es la fuerza ficticia que compensa el segundo término:
Donde denota el momento lineal . Se puede ver que para cualquier objeto, la fuerza de Coriolis sobre él es proporcional a su vector de momento. Como producto vectorial , se puede expresar de forma tensorial utilizando el dual de Hodge de :
Esta matriz puede verse como un campo tensorial constante , definido en todo el espacio, que producirá fuerzas de Coriolis cuando se multiplique por vectores de momento.
En una teoría que se ajuste a algunas versiones del principio de Mach , este efecto de campo “aparente”, “ficticio” o “pseudogravitacional” puede tratarse como genuino.
Por ejemplo, cuando se coloca un objeto en un carrusel infantil giratorio, se observa que se desliza alejándose del centro del carrusel. En el marco de referencia no giratorio, el movimiento hacia afuera es una consecuencia de la masa inercial del objeto y de la tendencia del objeto a continuar moviéndose en línea recta. Sin embargo, en el marco de referencia giratorio, el objeto es atraído hacia afuera por un campo gravitatorio radial causado por la rotación relativa del universo exterior . En esa perspectiva, el movimiento (hacia afuera) es en cambio una consecuencia de su masa gravitatoria .
Esta descripción dual se utiliza para unificar las ideas de masa inercial y gravitacional en las teorías generales de la relatividad y para explicar por qué la masa inercial y la masa gravitacional de un objeto son proporcionales en la teoría clásica. En estas descripciones, la distinción es puramente una cuestión de conveniencia; la masa inercial y la masa gravitacional son formas diferentes de describir el mismo comportamiento.
La teoría de Mach apoya la idea de que el campo de Coriolis es un efecto físico real y no solo un artefacto matemático . Señala que la evidencia de la existencia del campo no solo es visible para el observador que gira; su distorsión también es visible y verificable para los observadores que no giran. Por lo tanto, la rotación relativa de las masas de la rotonda y del universo crea una distorsión física real en el espacio-tiempo que es visible para todos los observadores ( ver: agujero negro de Kerr , arrastre de marco , efectos de arrastre de luz ). Se puede decir que las consecuencias físicas de la rotación experimentadas por el observador que gira en el marco están "difuminadas" en la física del observador que no gira. [ cita requerida ] Por lo tanto, se puede decir que el campo de Coriolis tiene una existencia genuina; se expresa en la curvatura intrínseca de la región y no se puede hacer que desaparezca con un cambio matemático conveniente del sistema de coordenadas. Las fuerzas y los efectos son mutuos: el observador giratorio siente que el universo exterior tira con más fuerza a lo largo del plano de rotación y atrae la materia a su alrededor, y (en mucha menor medida) la masa de la rotonda giratoria crea una atracción interna más fuerte y también atrae la materia a su alrededor.
De esta manera, se supone que las teorías generales de la relatividad también eliminan la distinción estricta entre sistemas inerciales y no inerciales . Si tomamos un observador inercial en un espacio-tiempo plano y le pedimos que observe un disco giratorio, la existencia de la masa rotatoria significa que el espacio-tiempo ya no es plano y que el concepto de rotación ahora está sujeto al principio democrático.
Esta eliminación del concepto de marco inercial fue descrita inicialmente por Einstein como uno de los grandes éxitos de su teoría general de la relatividad. [ cita requerida ]
