Доказательство вращения земли маятник фуко кратко

Обновлено: 04.07.2024

В 21 веке существует множество экспериментов ученых, которые могут доказать вращение Земли на своей оси. Но есть один известнейший опыт французского физика Жана Фуко , который в 1851 году впервые доказал вращение нашей планеты.

Опыт проводился в Парижской обсерватории. Для своего эксперимента он использовал железный шар с закрепленным на нем конусом и подвешенный на проволоке длиной 67 м, к слову сказать чем длиннее была проволока тем нагляднее получался опыт. Затем этот маятник грубо говоря уравновешивался, потом его отвели в сторону от центра равновесия и отпустили и он начал колебаться в одной плоскости.

Но со временем маятник начал менять область колебания. Это доказывает что, Земля кружится на своей оси, иначе маятник всегда колебался в одной плоскости не меняя угол. Иными словами область под маятником медленно крутиться относительно планеты. Самое удивительное, что человек не замечает вращение Земли ему кажется, что это маятник "крутиться" т.е. он изменяет угол колебания.

К стати говоря с помощью этого опыта возможно вычислить длину суток на Земле т.е. найти время суточного вращение Земли. В последующем этот маятник так и окрестили Маятник Фуко . Во многих городах мира установлены действующие маятники Фуко.

8 января 1851 года французский физик, механик и астроном Жан Бернар Леон Фуко, в погребе своего дома на улице Ассаса в Париже впервые осуществил эксперимент, доказавший факт суточного вращения Земли.

Для проведения эксперимента ученый сконструировал специальный прибор — маятник, состоящий из пятикилограммового шара из латуни, подвешенного к потолку на стальной проволоке длиной 2 метра.

Качнув шар, Фуко через некоторое время отметил поворот плоскости качания его на несколько градусов. Хотя никаких внешних причин для этого не было. Из данного факта ученый сделал единственно возможный вывод — его маятник зафиксировал не что иное, как вращение Земли вокруг собственной оси. Запись об этом Фуко сделал в 2 часа ночи 8 января 1851 года.

3 февраля этого же года, Фуко пригласил академиков в Парижскую обсерваторию для наблюдения за вращением Земли и продемонстрировал свой прибор, названный впоследствии маятником Фуко.

Первая публичная демонстрация была осуществлена уже в марте 1851 года в парижском Пантеоне: под куполом Пантеона он подвесил металлический шар массой 28 кг с закреплённым на нём остриём на стальной проволоке длиной 67 м. Крепление маятника позволяло ему свободно колебаться во всех направлениях, под точкой крепления было сделано круговое ограждение диаметром 6 м, по краю ограждения была насыпана песчаная дорожка таким образом, чтобы маятник в своём движении мог при её пересечении прочерчивать на песке отметки.

Период колебания маятника при такой длине подвеса составлял 16,4 секунды, при каждом колебании отклонение от предыдущего пересечения песчаной дорожки составляло около 3 мм, за час плоскость колебаний маятника поворачивалась более чем на 11° по часовой стрелке, то есть примерно за 32 часа совершала полный оборот и возвращалась в прежнее положение.

Опыты Фуко в Пантеоне проводились по требованию президента Второй республики Луи Бонапарта (будущего Наполеона III). В Париже осталось как минимум два маятника Фуко: в Пантеоне и в Музее искусств и ремёсел.

Интересно, что наблюдение за маятником Фуко является одним из способов решения занимательной задачи П. Л. Капицы об определении длины суток на Венере при постоянной облачности.

Ярким доказательством вращения Земли вокруг своей оси явился опыт с маятником французского физика Фуко (длинный, гибкий подвес с тяжёлым грузом на конце), произведенный в 1851 году в Парижском Пантеоне. Опыт с маятником

Этот опыт основан на том, что, как известно из физики, маятник, выведенный из положения равновесия, будет совершать колебания всё время в одном и том же направлении до полной остановки.

Иначе говоря, маятник обладает способностью сохранять плоскость своих колебаний неизменной.

Прибор простой конструкции

Это свойство маятника наглядно доказывается при помощи прибора простой конструкции, который доступно сделать каждому. Для этого нужно взять гибкий прутик, согнуть его в дугу и прикрепить концами к какому-либо кружку диаметром, например, около 50 сантиметров.

К верхней части дуги прикрепить нить с камешком и сообщить этому своеобразному маятнику колебание в некоторой плоскости. Легко поворачивая кружок, мы заметим, что маятник продолжает сохранять неизменным направление плоскости своего колебания.

Наблюдение опыта Фуко

При наблюдении опыта Фуко зрители легко могут убедиться в том, что Земля действительно вращается вокруг оси; с течением времени плоскость Земли, расположенная под маятником, поворачивается на некоторый угол от плоскости качания маятника, которая сохраняет и пространстве постоянное направление.

Угол поворота Земли

Угол поворота Земли относительно направления плоскости колебания маятника различен в зависимости от широты места, где этот опыт производится.

На полюсе угол этого отклонения будет за каждый час составлять 15 градусов, на экваторе нуль, а в широтах нашей страны от 9 до 14 градусов. Чем длиннее маятник, тем более заметным становится отклонение плоскости Земли от плоскости его колебания.

Длина маятника Фуко 60 метров. Маятник, подвешенный под куполом Исаакиевского собора в Ленинграде, имеет в длину 98 метров. Он непрерывно качается и каждым своим новым взмахом подтверждает вращение Земли.

Следствия вращения Земли

Доказано также, что вследствие вращения Земли:

Это также доказывает, что Земля вращается вокруг своей оси в направлении с запада на восток. Тела, падающие с высоты, отклоняются несколько к востоку потому, что линейная скорость на вершине башни, например, всегда больше, чем у поверхности Земли, а падая, эти тела сохраняют скорость, полученную ими в начальной точке падения.

Особенность вращения Земли

Теперь мы твёрдо убеждены, что наша Земля вращается подобно детской игрушке – волчку. Только, конечно, нам известно, что Земля, в сущности, очень большое мировое (небесное) тело и не имеет материальной оси, подобно той, которая есть у волчка.

Следует обратить внимание ещё на одну особенность вращения Земли. Как бы сильно мы волчок ни запускали, он рано или поздно перестанет вращаться и упадёт.

Это происходит оттого, что движение волчка всё время тормозится силой трения, действующей на нижний конец его оси о поверхность, на которой он вращается, и сопротивлением воздуха при движении. Земля, как нам уже известно, не соприкасается ни с каким другим мировым телом.

Поэтому Земля вращается всегда почти с одинаковой скоростью и всё в одном и том же направлении, с запада на восток.

Иначе говоря, если смотреть на Северный полюс земного шара откуда-нибудь из мирового пространства, Земля вращается в направлении, противоположном движению часовой стрелки.

В результате вращения Земли вокруг своей оси происходит смена дня и ночи. Это явление пытались объяснить еще ученые средневековья, (подробнее: Ученые о вращении Земли).

Полный оборот вокруг своей воображаемой оси Земля совершает в 24 часа (точнее, в 23 часа 56 минут и 4 секунды). Этот промежуток времени мы и называем сутками (звёздными), которые приняты всеми народами за основную единицу измерения времени.

Модель маятника Фуко, расположенного в южном полушарии Земли. Изображенная на анимации траектория движения соответствует случаю, когда маятник приводится в движение коротким толчком из положения равновесия.

Ма́ятник Фуко́ — маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли.

Содержание

Эксперимент Фуко

Впервые публичная демонстрация была осуществлена французским физиком и астрономом Жаном Фуко в 1851 г. в Парижском Пантеоне: под куполом Пантеона он подвесил металлический шар массой 28 кг с закреплённым на нём остриём на стальной проволоке длиной 67 м, крепление маятника позволяло ему свободно колебаться во всех направлениях, под точкой крепления было сделано круговое ограждение диаметром 6 метров, по краю ограждения была насыпана песчаная дорожка таким образом, чтобы маятник в своём движении мог при её пересечении прочерчивать на песке отметки. Чтобы избежать бокового толчка при пуске маятника, его отвели в сторону и привязали верёвкой, после чего верёвку пережгли [1] .

Период колебания маятника при такой длине подвеса составлял 16,4 секунд, при каждом колебании отклонение от предыдущего пересечения песчаной дорожки составляло ~3 мм, за час плоскость колебаний маятника повернулась более чем на 11° по часовой стрелке, то есть примерно за 32 часа совершила полный оборот и вернулась в прежнее положение.

Физика эксперимента

На Северном или Южном полюсе Земли (ось вращения Земли лежит в плоскости колебаний маятника) плоскость колебаний маятника Фуко совершает поворот на 360° за звёздные сутки (на 15° за звёздный час), на экваторе (ось вращения Земли перпендикулярна плоскости колебаний маятника) плоскость колебаний маятника Фуко неподвижна, в произвольной точке с географической широтой (угол между осью вращения Земли и плоскостью колебаний маятника ) скорость вращения плоскости колебаний идеального маятника Фуко (в градусах в звёздный час) относительно поверхности Земли составляет

$\!\Omega_P = 15 \sin \phi.$

Для неидеального маятника Фуко скорость вращения плоскости колебаний зависит и от длины подвеса:

$\!\Omega_P = 15 [1 - \frac<3></p> <p> (a/l)^2] \sin \phi,$

где — амплитуда колебаний груза маятника; — длина нити.

$T \approx 2\pi \sqrt<l \over g></p> <p>Поскольку период колебаний зависит от длины подвеса ($
), то увеличение длины нити увеличивает поворот совершаемый плоскостью вращения за один период, что и используют при демонстрации. Так, в Исаакиевском соборе в Ленинграде демонстрировался маятник Фуко на подвесе длиной 98 м.

Действующие маятники Фуко

Всего в мире имеется порядка 20 маятников Фуко. [источник?]

в России и СНГ

Список упорядочен по длине нити:

Интересные факты

Один из элементарных способов решения занимательной задачи П. Л. Капицы об облачности Венеры является измерение длины суток при помощи маятника Фуко [11] . Текст задачи:

В Исаакиевском соборе в Ленинграде маятник Фуко был запущен в ночь с 11 на 12 апреля 1931 года. Тогда это назвали триумфом науки над религией. Однако представители церкви отметили, что этот опыт никак не опровергает догмат существования Бога. Хранитель экспозиции Исаакиевского собора Сергей Окунев прокомментировал это так:

См. также

Ссылки

Примечания

Маятники
Планетология
Физический эксперимент
1851 год в науке

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Маятник Фуко" в других словарях:

МАЯТНИК ФУКО — МАЯТНИК ФУКО, тяжелый металлический шарообразный (или дискообразный) предмет, висящий на длинной тонкой проволоке, впервые был использован Жаном ФУКО, чтобы продемонстрировать вращение Земли. Так как Земля вращается вокруг своей оси, плоскость… … Научно-технический энциклопедический словарь

Маятник фуко — Модель маятника Фуко, расположенного в южном полушарии Земли Маятник Фуко маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли. Содержание 1 Эксперимент Фуко … Википедия

МАЯТНИК ФУКО — устройство, наглядно демонстрирующее вращение Земли. Его изобретение приписывают Ж. Фуко (1819 1868). Вначале опыт был выполнен в узком кругу, но так заинтересовал Л. Бонапарта (позднее ставшего Наполеоном III, французским императором), что он… … Энциклопедия Кольера

маятник Фуко — Fuko švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Foucault pendulum vok. Foucaultsches Pendel, n rus. маятник Фуко, m pranc. pendule de Foucault, m … Fizikos terminų žodynas

Маятник Фуко (значения) — Маятник Фуко: Маятник Фуко маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли. Маятник Фуко второй роман Умберто Эко (1988) … Википедия

Маятник Фуко (роман) — О математическом маятнике см. Маятник Фуко. Маятник Фуко Il pendolo di Foucault … Википедия

МАЯТНИК — МАЯТНИК, любое тело, подвешенное в какой либо точке так, что оно колеблется, описывая дугу окружности. Простой, или математический, маятник состоит из тяжелого груза небольшого размера, подвешенного на нити или на легком негнущемся стержне.… … Научно-технический энциклопедический словарь

МАЯТНИК — МАЯТНИК, маятника, муж. 1. Качающееся тяжелое тело на стержне, прикрепленном верхним концом к неподвижной точке. Часы с маятником. Маятник Фуко. Физический маятник (материальный, вещественный, в отличие от математического; см. ниже; физ.). ||… … Толковый словарь Ушакова

ФУКО — (Foucault) Жан Бернар Леон (1819 68), французский врач и физик, изобретатель ГИРОСКОПА. С помощью маятника (МАЯТНИК ФУКО) доказал, что Земля вращается вокруг своей оси. Разработал метод измерения абсолютной скорости света и в 1850 г., измерив ее … Научно-технический энциклопедический словарь

Фуко маятник — Модель маятника Фуко, расположенного в южном полушарии Земли Маятник Фуко маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли. Содержание 1 Эксперимент Фуко … Википедия

В 1851 году Жан Фуко в здании парижского Пантеона провел опыт, который демонстрировал вращение Земли.
Ввеху купола высотой 67 метров была прикреплена длинная стальная проволока. К этой проволоке подвесили металлический шар массой около 25 кг, который мог качаться в любой плоскости.

Маятник совершал колебания над круглым постаментом радиусом 3 м. По краю которого был сделан бортик из песка. При каждом качании маятника острый кончик, укрепленный на шаре снизу, оставлял на песочном бортике отметку.
Каждая следующая отметка на песке оказывалась на расстоянии в 3 мм от предыдущей.

За час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол в 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила за 32 часа.

В середине 20 века аналогичный маятник Фуко длиной 98 м был установлен в России в Исакиевском соборе Ленинграда. Публику несказанно удивлял эксперимент со спичечным коробком, который устанавливали чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Через какое-то время укрепленный на шаре стержень приближался к коробку и сбивал его.

Плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то период вращения маятника там будет равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. Период поворота оси маятника зависит от широты местности. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.

Читайте также: