No Boletín - Rotación y traslación terrestres
De Laplace
1 Enunciado
La Tierra rota uniformemente con respecto a su eje con velocidad angular ω constante. Encuentre en función de la latitud λ, la velocidad y la aceleración de un punto sobre la superficie terrestre, debidas a dicha rotación (radio de la Tierra: )
Compare los módulos de los valores anteriores para el caso de un punto en el Ecuador, con los correspondientes al movimiento de traslación alrededor del Sol (distancia Tierra-Sol aproximadamente constante e igual a ).
2 Movimiento de rotación
Un punto en un movimiento de rotación uniforme describe un movimiento circular uniforme, con velocidad y aceleración
siendo un punto del eje de rotación, que en el caso de la rotación terrestre podemos tomar el centro de la Tierra, considerado asimismo como origen de coordenadas.
2.1 Velocidad
La dirección de la velocidad es tangente a la superficie en cada punto y dirigida hacia el este. El módulo de esta velocidad es
Aquí θ es el ángulo que forman la velocidad angular, que va en la dirección del eje terrestre, con el vector de posición de cada punto. Este ángulo es la colatitud, complementaria de la latitud
lo que nos da la celeridad
Aquí, RT es el radio terrestre, mientras que ω se obtiene a partir del periodo de rotación terrestre
Esto nos da el valor numérico para la celeridad
Esta rapidez alcanza un valor máximo en el Ecuador, donde es próxima a medio kilómetro por segundo, y nula en los polos.
Alternativamente, la rapidez puede calcularse como
donde R(λ) no es el radio terrestre, sino el radio de la circunferencia que describe cada punto, dependiente de su latitud: