Маятник Фуко
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ма́ятник Фуко́ — маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли.
Содержание |
[править] Эксперимент Фуко
Впервые публичная демонстрация была осуществлена 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.
[править] Физика эксперимента
Маятник Фуко является математическим маятником, такой маятник, отклонённый от равновесного положения, совершает колебания в плоскости, неподвижной в инерциальной системе отсчёта (в данном случае — системе отсчёта, «связанной» со звёздами). Наблюдатель, находящийся на Земле и вращающийся вместе с нею, находится в неинерциальной (вращающейся) системе отсчёта и будет видеть, что плоскость колебаний маятника медленно поворачивается относительно земной поверхности в сторону, противоположную направлению вращения Земли.
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 j (угол между осью вращения Земли и плоскостью колебаний маятника 
) скорость вращения плоскости колебаний идеального маятника Фуко ΩP (в градусах в звёздный час) относительно поверхности Земли составляет
Для неидеального маятника Фуко скорость вращения плоскости колебаний зависит и от длины подвеса:
![\!\Omega_P = 15 [1 - \frac{3}{8} (a/l)^2] \sin j,](http://upload.wikimedia.org/math/b/d/f/bdfecd8b68632f08f4bb2ebedac31ef2.png)
где 
— амплитуда колебаний груза маятника; 
— длина нити. Поэтому для демонстраций применяют маятники с максимально возможной длиной подвеса; так, в Исаакиевском соборе в Ленинграде демонстрировался маятник Фуко на подвесе длиной 98 м.
Действующий маятник Фуко в настоящее время есть Санкт-Петербургском планетарии. Длина его нити —8 метров. [1]
[править] Интересные факты
В одной из занимательных задач академика П. Л. Капицы предлагается решить следующую проблему:
Астрономические наблюдения показывают, что на планете Венера полная облачность, так что «жители» Венеры лишены возможности наблюдать небесные светила. Опишите, каким методом они могли бы точно измерить длину своих суток[2]
Один из элементарных способов решения задачи это измерение длины суток при помощи маятника Фуко.[3]
[править] См. также
[править] Примечания
- ↑ 1 2 Маятник Фуко ссылка проверена 3 марта 2009
- ↑ Капица П. Л. Физические задачи, М., «Знание», 1966 г., 16 с. ссылка проверена 3 марта 2009
- ↑ Олимпиады по физике. Турнир им. Ломоносова 26.09.1999 ссылка проверена 3 марта 2009
