En física teórica, un campo de Coriolis es uno de los campos gravitacionales aparentes que siente un cuerpo en rotación o acelerado por la fuerza , junto con el campo centrífugo y el campo de Euler .
Sea el vector de velocidad angular del marco giratorio, sea la velocidad de una partícula de prueba utilizada para medir el campo. Por lo tanto, usando la expresión de la aceleración en un sistema de referencia giratorio , se sabe que la aceleración de la partícula en el sistema 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 impulso. Como producto vectorial , se puede expresar de forma tensorial utilizando el dual de Hodge de :
Esta matriz puede verse como un campo tensor 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 una rotonda para niños en rotación, se ve que se desliza alejándose del centro de la rotonda. En el marco de referencia no giratorio, el movimiento hacia afuera es consecuencia de la masa inercial del objeto y de la tendencia del objeto a continuar moviéndose en línea recta. Sin embargo, en el marco giratorio como referencia, el objeto es atraído hacia afuera por un campo gravitacional radial causado por la rotación relativa del universo exterior . Desde ese punto de vista, el movimiento (hacia afuera) es más bien una consecuencia de su masa gravitacional .
Esta descripción dual se utiliza para unificar las ideas de masa inercial y gravitacional bajo 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 gravitacional son formas diferentes de describir el mismo comportamiento.
El apoyo a la idea de que el campo de Coriolis es un efecto físico real y no sólo un artefacto matemático está justificado por la teoría de Mach . Señala que la evidencia de la existencia del campo no sólo es visible para el observador en rotación; su distorsión también es visible y verificable para los espectadores que no están en rotación. Así, la rotación relativa de las masas circulares y del universo crea una distorsión física real en el espacio-tiempo que es visible para todos los observadores ( ver: Agujero negro de Kerr , efectos de arrastre de fotogramas , de arrastre de luz ). Se puede decir que las consecuencias físicas de la rotación experimentadas por el observador del marco giratorio están “borrosas” en la física del observador no giratorio. [ cita necesaria ] Por tanto, se puede decir que el campo 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 de la rotonda siente que el universo exterior tira con más fuerza a lo largo del plano de rotación y atrae la materia, y (en mucha menor medida) la masa de la rotonda en rotación crea una atracción hacia adentro más fuerte y atrae la materia. con ello también.
De esta manera, se supone que las teorías generales de la relatividad también eliminan la distinción estricta entre marcos inerciales y no inerciales . Si tomamos un observador inercial en el espaciotiempo plano y le hacemos observar un disco giratorio, la existencia de la masa giratoria significa que el espaciotiempo ya no es plano y que el concepto de rotación ahora está sujeto al principio democrático.
Esta eliminación del concepto de sistema inercial fue descrita inicialmente por Einstein como uno de los grandes éxitos de su teoría general de la relatividad. [ cita necesaria ]
