Фуко маятник - маятник, используемый для демонстраций, подтверждающих факт суточного вращения Земли.
Фуко маятник представляет собой массивный груз, подвешенный на проволоке или нити,
верх. конец к-рой укреплён (напр., с помощью карданного шарнира) так, что позволяет
маятнику качаться в любой вертикальной плоскости. Если Фуко маятник отклонить от вертикали
и отпустить без нач. скорости, то действующие на груз маятника силы тяжести
и натяжения нити будут лежать всё время в плоскости качаний маятника и не смогут
вызвать её вращения по отношению к звёздам (к инерциальной системе отсчёта,
связанной со звёздами). Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе
с ней (т. е. находящийся в неинерциальной системе отсчёта), будет видеть, что
плоскость качаний Ф. м. медленно поворачивается относительно земной поверхности
в сторону, противоположную направлению вращения Земли. Этим и подтверждается
факт суточного вращения Земли.
На Северном или Южном полюсе
плоскость качаний Ф. м. совершит поворот на 360° за звёздные сутки (на 15o
за звёздный час). В пункте земной поверхности, географич. широта к-рого равна
j(рис.), плоскость горизонта вращается вокруг вертикали с угл. скоростью w1=wsinj
(w-модуль угл. скорости Земли, см. рис.) и плоскость качания маятника вращается
с той же угл. скоростью. Поэтому видимая угл. скорость вращения плоскости качаний
Фуко маятник на широте j, выраженная в градусах за звёздный час, имеет значение wм=15osin(j), т. е. будет тем меньше, чем меньше j, и на экваторе
обращается в нуль (плоскость не вращается). В Южном полушарии вращение плоскости
качаний будет наблюдаться в сторону, противоположную наблюдаемой в Северном
полушарии. Уточнённый расчёт даёт значение
где а-амплитуда колебаний груза маятника, l-длина нити. Добавочный член, уменьшающий угл. скорость, тем меньше, чем больше l. Поэтому для демонстрации опыта целесообразно применять Ф. м. с возможно большей длиной нити (в неск. десятков м). Первый такой маятник, сооружённый Ж. Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault) в Пантеоне в Париже в 1851, имел длину 67 м; длина Фуко маятника в Исааки-евском соборе в С--Петербурге 98 м.
|
|
 |
