На каких теоретических траекториях горок, какой высоты, массы тележек можно было-бы почувствовать силу вращения Земли

Question

вокруг своей оси по какой-нибудь параллели или на самом экваторе, учитывая например что если иметь возможность управления ускорением и торможением при скатывании с горок и закатывании в горки (с предварительным разгоном) — при движении в разные стороны относительно направления вращения Земли должно тратиться разное количество энергии, + вращение Земли должно либо препятствовать либо даже подталкивать, как вычислить эту точку подталкивания (или точки, и может быть даже участки траектории движения) и все остальные параметры так, чтобы именно почувствовать силу вращения Земли, простая траектория синусоиды в плоскости параллели экватора или для этой цели нужно было-бы что-то не плоское а объёмное, наподобие траектории конической пружины или что?

Answer 1

Чтобы почувствовать силу вращения Земли на аттракционе с горками, нужно создать условия, при которых эффект Кориолиса будет максимально заметен. Это можно сделать, расположив горки на экваторе и направив движение тележек строго на восток или запад. При движении на восток тележка будет слегка подталкиваться вращением Земли и на закате в горку потребуется чуть меньше энергии, чем при движении на запад. Однако сама по себе разница в затрачиваемой энергии будет крайне мала из-за огромной массы Земли и е относительно медленного вращения.
 
Гораздо боле заметным эффект станет, если построить горки по траектории не обычной синусоиды, а «волчка» - то есть спиралевидной кривой с постепенно уменьшающимся радиусом. Тогда при движении по такой траектории будет возникать дополнительное ускорение Кориолиса, направленное перпендикулярно скорости тележки. Оно будет отклонять тележку влево при движении на восток и вправо при движении на запад. Это боковое смещение обратно пропорционально массе тележки и квадрату е скорости, поэтому для усиления эффекта нужно использовать легкие тележки и разгонять их до максимально возможной скорости на прямых участках перед входом в спираль.
 
Конечно, даже в таком случае для уверенной демонстрации эффекта Кориолиса потребуются весьма протяженные горки. По приблизительным оценкам, чтобы отклонение тележки на восточном и западном витках спирали составило хотя бы 10 см, е длина должна быть порядка километра, а перепад высот - около 50 метров. Кроме того, нужен будет механизм для компенсации потерь энергии из-за трения, подобный тому, что используется в американских горках. Так что реализация подобного аттракциона была бы весьма сложной инженерной задачей, которая потребовала бы огромных затрат. Но зато на нем люди действительно смогли бы почувствовать и даже увидеть силу вращения Земли.