Досвід Фуко доказ обертання землі

Той факт, що Земля обертається навколо своєї осі, сьогодні відомий кожному школяреві. Однак не завжди люди були переконані в цьому: виявити обертання Землі, перебуваючи на її поверхні, досить важко. Звичайно, можна здогадуватися, що добове рух небесних тіл по небесній сфері - це і є прояв обертання Землі. Але ми вбачаємо це явище саме як рух Сонця і зірок по небу.

В середині XIX століття Жан Бернард Леон Фуко зміг провести досвід, який демонструє обертання Землі досить наочно. Досвід цей був проведений неодноразово, а публічно сам експериментатор представив його в 1851 році в будівлі Пантеону в Парижі.

Будівля Паризького Пантеону в центрі вінчає величезний купол, до якого була прикріплена сталевий дріт довжиною 67 м. До цієї дроті підвісили масивний металевий кулю. За різними джерелами, маса кулі становила від 25 до 28 кг. Дріт кріпилася до купола таким чином, щоб вийшов маятник міг гойдатися в будь-якій площині.

Маятник здійснював коливання над круглим постаментом діаметром 6 м, по краю якого був насипаний вал з піску. При кожному гойданні маятника гострий стрижень, укріплений на кулі знизу, залишав на валику позначку, змітаючи з огорожі пісок.

Для того, щоб виключити вплив підвісу на маятник Фуко, застосовують спеціальні підвіси (рис. 4). А для того, щоб уникнути бокового поштовху (тобто, щоб маятник гойдався строго в площині), куля відводять в сторону, прив'язують до стіни, а потім перепалюють мотузку.

Період коливань маятника, як відомо, може бути розрахований за формулою:

Підставляючи в цю формулу довжину маятника l = 67 м і значення прискорення вільного падіння g = 9,8 м / с 2, отримуємо, що період коливань маятника в досвіді Фуко становив T ≈ 16,4 с.

Після кожного періоду нова позначка, вироблена вістрям стержня на піску, виявлялася приблизно в 3 мм від попередньої. За першу годину спостережень площину хитань маятника повернулась на кут близько 11 ° за годинниковою стрілкою. Повний же оборот площину маятника зробила приблизно за 32 години.

Досвід Фуко справляв величезне враження на які спостерігали його людей, які нібито безпосередньо відчували рух земної кулі. Серед глядачів, які спостерігали досвід, був і Л. Бонапарт, через рік проголошений імператором Франції Наполеоном III. За проведення досвіду з маятником Фуко був удостоєний Ордена Почесного легіону - вищої нагороди Франції.

ВУкаіни маятник Фуко довжиною 98 м був встановлений в Ісакієвському соборі в Ленінграді. Зазвичай показувався такий дивовижний експеримент - встановлювався на підлозі сірникову коробку трохи віддалік від площини обертання маятника. Поки гід розповідав про маятник, площина його обертання поверталася і стрижень, укріплений на кулі, збивав коробок.

В основу досвіду був покладений уже відомий в той час експериментальний факт: площину хитання маятника на нитки зберігається незалежно від обертання підстави, до якого підвішений маятник. Маятник прагне зберегти параметри руху в інерціальній системі відліку, площина якої нерухома відносно зірок. Якщо помістити маятник Фуко на полюсі, то при обертанні Землі площину маятника буде залишатися незмінною, і спостерігачі, що обертаються разом з планетою, повинні бачити, як площину хитань маятника повертається без впливу на нього будь-яких сил. Таким чином, період обертання маятника на полюсі дорівнює періоду обертання Землі навколо своєї осі - 24 годинам. На інших широтах період буде дещо більше, т. К. На маятник діють сили інерції, що виникають в обертових системах - сили Коріоліса. На екваторі площину маятника обертатися не буде - період дорівнює нескінченності.