O efeito de Coriolis: de pêndulos a moléculas

Abstract

Recebido em 18/9/09; aceito em 18/2/10; publicado na web em 10/6/10 THE CORIOLIS EFFECT: FROM PENDULUMS TO MOLECULES. Coriolis force is an effect which arises in rotating reference frames such as the Earth. This force influences large oceanic motions, atmospheric inertial circles, horizontal and vertical deviations in moving bodies. The Foucault's pendulum is another special case about the Coriolis force influence on macroscopic processes. This pendulum is an example of how experimental sciences can be essential for philosophical and social changes, since it was crucial to prove the Earth's rotation. The Coriolis force has an important role also at microscopic level; it couples vibrational and rotational molecular motions and this fact has consequences in spectroscopic and energetic molecular processes. These points are discussed in this paper.Keywords: Coriolis effect; Foucalt pendulum; spectroscopic and energetic molecular processes. INTRODUÇÃOEm meados do século XVII a deflexão horizontal de objetos em queda livre era um dos principais debates científicos, sendo a análise correta desse problema motivada pela discussão milenar acerca da questão fundamental; a terra possuía ou não movimento de rotação em torno do próprio eixo?1 Um dos pioneiros nessa investigação foi Galileu Galilei, que idealizara um experimento em que um objeto era lançado do alto de uma torre de maneira a sofrer queda livre. Segundo Galileu, se a terra realmente estivesse em rotação, tudo em sua superfície também estaria, incluindo a torre, que possuiria velocidade angular ligeiramente diferente em suas partes inferior e superior. Quantificando essas ideias Galileu previu que o objeto em queda desviar-se-ia sutilmente para o leste mesmo que nenhuma força aparente, que não fosse a gravidade, atuasse sobre o mesmo. Entretanto, comprovações sobre essa previsão dificilmente seriam observadas naquela época, devido a perturbações inerentes, tais como atrito com o ar e outros erros experimentais.Três séculos após os experimentos mentais de Galileu, início do século XX, o húngaro Lorand Roland Eötvös, primeiro físico a verificar experimentalmente a equivalência entre massa inercial e massa gravitacional, quantificou a deflexão horizontal para objetos em movimentos retilíneos horizontais, fato observado em deslocamentos marítimos de embarcações, por pesquisadores do Institute of Geodesy em Potsdam, Alemanha. Sabe-se atualmente que os desvios, relatados aos movimentos verticais e horizontais de objetos na superfície da Terra, são casos particulares de um mesmo efeito devido à força de Coriolis, homenagem ao francês Gaspard Gustave Coriolis. 4 Coriolis foi um cientista de família nobre que em 1816 ingressou na Ècole Polytechnique em Paris, na qual desenvolveu seus mais importantes trabalhos. Com base em estudos da mecânica de operação de máquinas, Coriolis analisou movimentos relativos de engrenagens em diferentes sistemas de referências e, em 1831, publicou o trabalho Sur le príncipe dês forces vives dans lês mouvemens dês Machines no qual essas ideia...

de Broglie, General Covariance and a Geometric Background to Quantum Mechanics

“…As an aside, we remark that in polyatomic molecules, the vibrational energies of the bonds change when the molecules are rotating [19]. We therefore find experimental evidence of the Coriolis effect in molecular spectra.…”

Força de Coriolis e as grandes navegações do século XV

“…Também em escala microscópica, os efeitos da força de Coriolis estão presentes e podemos observar, por exemplo, em moléculas poliatômicas, o movimento da molécula como o movimento de rotação de um corpo rígido, superposto ao movimento de vibração interna dos átomos, entorno de sua posição de equilíbrio. Os espectros dessas moléculas apresentam, consequentemente, uma mistura de modos rotacionais e vibracionais [11].…”