Πρέπει να γνωρίζετε: Το εκκρεμές του Φουκώ στον καθεδρικό ναό του Αγίου Ισαάκ. Το πείραμα του Φουκώ: απόδειξη της περιστροφής της Γης

Ας θυμηθούμε ότι το εκκρεμές Foucault είναι μια πειραματική συσκευή με την οποία μπορείτε να παρατηρήσετε οπτικά την καθημερινή περιστροφή της Γης. Είναι ένα αρκετά μακρύ (στο αρχικό σχέδιο του Jean Foucault το μήκος ήταν 67 m) χαλύβδινο σύρμα πάνω στο οποίο αναρτάται ένα φορτίο. Με την πάροδο του χρόνου, το επίπεδο ταλάντωσης του εκκρεμούς αλλάζει, γυρίζοντας αργά προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση περιστροφής της Γης και η γεωγραφική θέση (γεωγραφικό πλάτος) της συσκευής επηρεάζει τον ρυθμό αλλαγής.

Είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς ένα επίπεδο ακίνητο σε σχέση με τα αστέρια και, κατά συνέπεια, να περιστρέφεται σε σχέση με τη Γη. Η Γη είναι πολύ μεγάλη, η φαινομενική «επιπεδότητα» της είναι πολύ γνωστή σε εμάς και είναι εντελώς αδύνατο να αισθανθούμε την περιστροφή πάνω μας. Το εκκρεμές Foucault μας δείχνει ξεκάθαρα την επίδραση της καθημερινής περιστροφής, αλλά ακόμα και αν το κοιτάξουμε, δεν είναι πάντα εύκολο να κατανοήσουμε και να αποδεχθούμε τις «ενδείξεις» του.

Πλάκα; τρία πιρούνια? πώμα κρασιού? ασβέστης ή οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο παρόμοιων παραμέτρων που μπορεί εύκολα να τρυπηθεί με βελόνα. δύο βελόνες ραψίματος? καρούλι με κλωστή; άλας.

Φανταστείτε μια κατάσταση: ο γιος σας έρχεται κοντά σας και σας ρωτάει: Μπαμπά, διάβασα για κάποιο είδος εκκρεμούς Φουκώ, που αποδεικνύει ότι η Γη περιστρέφεται και δεν κατάλαβα τίποτα. Μπορείς να μου το εξηγήσεις με πιο απλό τρόπο; Φυσικά, απαντάς και φτιάχνεις ένα μοντέλο εκκρεμούς ακριβώς στην κουζίνα.

Λάιμ και βελόνες

Μπορείτε να φτιάξετε ένα μοντέλο από σχεδόν οτιδήποτε, μπορείτε να το κάνετε πιο όμορφο, μεγαλύτερο, πιο φωτογενές. Επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε απλά αντικείμενα που μπορούν να βρεθούν μέσα σε λίγα λεπτά σχεδόν σε κάθε κουζίνα. Δεν χρειάζεται καν να πάτε στο κατάστημα.

Εάν περιστρέψουμε την πλάκα ομοιόμορφα (για παράδειγμα, τοποθετώντας την σε έναν περιστρεφόμενο δίσκο), η άκρη του εκκρεμούς μας θα περιγράφει μια εικόνα στο αλάτι παρόμοια με την εικόνα που περιγράφεται από ένα πραγματικό εκκρεμές Foucault.

Λοιπόν, ένα πιάτο, τρία πιρούνια, δύο βελόνες, ένας φελλός, κάποιο είδος βάρους (λάιμ, πατάτα, μικρό μήλο), ένα καρούλι κλωστή, αλάτι. Η πλάκα παίζει το ρόλο της Γης και το τραπέζι στο οποίο βρίσκεται λειτουργεί ως ένα σταθερό σύστημα συντεταγμένων στο οποίο η Γη περιστρέφεται (με άλλα λόγια, αστέρια). Από όλα αυτά δεν είναι δύσκολο να κατασκευαστεί η δομή που φαίνεται στην πρώτη φωτογραφία. Το πιο δύσκολο πράγμα είναι να επιλέξετε το μήκος του νήματος έτσι ώστε η άκρη της βελόνας να αγγίζει ελάχιστα την επιφάνεια της πλάκας. Είναι πολύ σημαντικό να διατηρηθεί η ευθυγράμμιση, δηλαδή να διασφαλιστεί ότι η άκρη της βελόνας βγαίνει από το κέντρο του καρπού, το οποίο χρησιμοποιείται ως φορτίο.

Στη συνέχεια ξεκινάμε το σύστημα - είναι καλύτερο να τραβήξετε το φορτίο στο πλάι και να το αφήσετε. Το εκκρεμές αρχίζει να ταλαντώνεται. Αν περιστρέψουμε την πλάκα γύρω από τον άξονά της, θα διαπιστώσουμε ότι το εκκρεμές δεν περιστρέφεται μαζί της, αλλά συνεχίζει να ταλαντώνεται σε σταθερό επίπεδο! Το αλάτι σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται για σαφήνεια - όταν περιστρέφετε την πλάκα, η άκρη της βελόνας τραβάει μια νέα τροχιά.

Όσο μεγαλύτερο είναι το νήμα, τόσο περισσότερο το εκκρεμές θα ταλαντώνεται με αρκετό πλάτος για να κάνει το πείραμα ενδιαφέρον να παρατηρηθεί από έξω.

Τώρα αρκεί να φανταστούμε ότι η πλάκα είναι πολύ μεγάλη - με διάμετρο της Γης. Και περιστρέφεται, όπως είπε ο Γαλιλαίος σύμφωνα με το μύθο, από μόνο του, όπως ακριβώς περιστρέφουμε ένα πιάτο με τα χέρια μας. Και το εκκρεμές Φουκώ, κατεβαίνοντας από τον τρούλο του Πλανητάριου της Μόσχας ή του Παρισινού Πάνθεον, σχεδιάζει μια περίπλοκη φιγούρα, αλλάζοντας συνεχώς το επίπεδο ταλάντωσης σε σχέση με τη Γη. Πιο συγκεκριμένα, η Γη είναι αυτή που αλλάζει τη θέση της σε σχέση με το εκκρεμές. Σαν πιάτο.

Gorbatsevich S.A. Εκκρεμές Φουκώ. Ιστορικό, ενδεικτικό και επίδειξη υλικού για το θέμα «Μηχανικές δονήσεις και κύματα» // Φυσική: προβλήματα διάταξης. - 2010. - Αρ. 1. - Σ. 58-61. - Έκδοση του συγγραφέα.

Κατόπιν ειδικής συμφωνίας με τους συντάκτες του περιοδικού FPV και τον συγγραφέα

Εκκρεμές Φουκώ

Ένα εκκρεμές Foucault είναι ένα εκκρεμές που χρησιμοποιείται για να αποδείξει πειραματικά την καθημερινή περιστροφή της Γης.

Foucault, Jean Bernard Leon.

Στις 3 Ιανουαρίου 1851, ο Jean Bernard Leon Foucault πραγματοποίησε ένα επιτυχημένο πείραμα με ένα εκκρεμές, το οποίο αργότερα έλαβε το όνομά του. Το Πάνθεον του Παρισιού επιλέχθηκε για το πείραμα ένα νήμα εκκρεμούς μήκους 67 μέτρων. Μια σφαίρα από χυτοσίδηρο βάρους 28 κιλών προσαρμόστηκε στο άκρο μιας κλωστής από χαλύβδινο σύρμα. Πριν από την εκτόξευση, η μπάλα μετακινήθηκε στο πλάι και δέθηκε με ένα λεπτό κορδόνι που περικύκλωσε την μπάλα κατά μήκος του ισημερινού. Κάτω από το εκκρεμές κατασκευάστηκε μια στρογγυλή πλατφόρμα, στην άκρη της οποίας χύθηκε ένα ρολό άμμου. Μια πλήρης αιώρηση του εκκρεμούς διήρκεσε 16,4 δευτερόλεπτα και με κάθε ταλάντευση, η άκρη που προσαρτήθηκε κάτω από τη σφαίρα του εκκρεμούς σχεδίαζε μια νέα γραμμή στην άμμο, δείχνοντας ξεκάθαρα την περιστροφή της πλατφόρμας κάτω από αυτό και, κατά συνέπεια, ολόκληρη τη Γη.

Το πείραμα βασίζεται στην ιδιότητα ενός εκκρεμούς να διατηρεί το επίπεδο ταλάντωσής του ανεξάρτητα από την περιστροφή του στηρίγματος στο οποίο αναρτάται το εκκρεμές. Ένας παρατηρητής που περιστρέφεται με τη Γη βλέπει μια σταδιακή αλλαγή στην κατεύθυνση της ταλάντευσης του εκκρεμούς σε σχέση με τα γύρω γήινα αντικείμενα.

Κατά τη διεξαγωγή πρακτικών πειραμάτων με ένα εκκρεμές Foucault, είναι σημαντικό να εξαλειφθούν οι λόγοι που παρεμβαίνουν στην ελεύθερη αιώρησή του. Για το σκοπό αυτό το φτιάχνουν πολύ μακρύ, με βαρύ και συμμετρικό φορτίο στο τέλος. Το εκκρεμές πρέπει να έχει την ίδια ικανότητα να ταλαντεύεται προς όλες τις κατευθύνσεις και να προστατεύεται καλά από τον άνεμο. Το εκκρεμές είναι τοποθετημένο είτε σε άρθρωση κάρδαν είτε σε οριζόντιο ρουλεμάν που περιστρέφεται μαζί με το επίπεδο αιώρησης του εκκρεμούς. Η εκκίνηση του εκκρεμούς χωρίς πλάγια ώθηση έχει μεγάλη σημασία για τα αποτελέσματα του πειράματος. Στην πρώτη δημόσια επίδειξη του πειράματος του Φουκώ στο Πάνθεον, το εκκρεμές ήταν δεμένο με σπάγκο για αυτόν ακριβώς τον σκοπό. Όταν το εκκρεμές, αφού δέθηκε, ήρθε σε πλήρη ανάπαυση, το σχοινί κάηκε και άρχισε να κινείται.

Δεδομένου ότι το εκκρεμές στο Πάνθεον έκανε μια πλήρη αιώρηση σε 16,4 δευτερόλεπτα, σύντομα έγινε σαφές ότι το επίπεδο του εκκρεμούς περιστρεφόταν δεξιόστροφα σε σχέση με το πάτωμα. Με κάθε επόμενη ταλάντευση, η μεταλλική άκρη παρέσυρε την άμμο περίπου 3 mm από την προηγούμενη θέση. Σε μια ώρα, το αεροπλάνο περιστροφής περιστράφηκε περισσότερο από 11° δεξιόστροφα, σε περίπου 32 ώρες έκανε μια πλήρη περιστροφή και επέστρεψε στην προηγούμενη θέση του. Αυτή η εντυπωσιακή εμφάνιση έκανε το κοινό εντελώς υστερικό. τους φαινόταν ότι μπορούσαν να αισθανθούν την περιστροφή της Γης κάτω από τα πόδια τους.

Για να μάθετε γιατί ένα εκκρεμές συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο, σκεφτείτε ένα δαχτυλίδι από άμμο. Το βόρειο σημείο του δακτυλίου απέχει 3 μέτρα από το κέντρο και δεδομένου ότι το Πάνθεον βρίσκεται σε βόρειο γεωγραφικό πλάτος 48°51", αυτό το τμήμα του δακτυλίου είναι 2,3 μέτρα πιο κοντά στον άξονα της γης από το κέντρο. Επομένως, όταν η Γη περιστρέφεται 360° κατά τη διάρκεια Για 24 ώρες, το βόρειο άκρο του δακτυλίου θα κινείται σε κύκλο μικρότερης ακτίνας από το κέντρο και θα ταξιδεύει 14,42 m λιγότερο σε μια μέρα, επομένως, η διαφορά στις ταχύτητες αυτών των σημείων είναι 1 cm/min Με τον ίδιο τρόπο, το νότιο άκρο του δακτυλίου κινείται 14,42 m την ημέρα, ή 1 cm/min, γρηγορότερα από το κέντρο του δακτυλίου παραμένει πάντα κατευθυνόμενη από βορρά προς νότο.

Στον ισημερινό της γης, το βόρειο και το νότιο άκρο ενός τόσο μικρού χώρου θα βρίσκονται στην ίδια απόσταση από τον άξονα της γης και, επομένως, θα κινούνται με την ίδια ταχύτητα. Επομένως, η επιφάνεια της Γης δεν θα περιστρέφεται γύρω από έναν κάθετο πυλώνα που στέκεται στον ισημερινό και το εκκρεμές Φουκώ θα ταλαντεύεται κατά μήκος της ίδιας γραμμής. Η ταχύτητα περιστροφής του αεροπλάνου αιώρησης θα ήταν μηδέν και ο χρόνος για μια πλήρη περιστροφή θα ήταν απείρως μεγάλος. Εάν το εκκρεμές ήταν εγκατεστημένο ακριβώς σε έναν από τους γεωγραφικούς πόλους, θα αποδεικνυόταν ότι το επίπεδο αιώρησης περιστρέφεται ακριβώς 15° κάθε ώρα και κάνει πλήρη περιστροφή 360° σε 24 ώρες (Η επιφάνεια της Γης περιστρέφεται 360° την ημέρα γύρω από τον άξονα της γης).

Σε όλα τα άλλα γεωγραφικά πλάτη, το φαινόμενο Φουκώ εκδηλώνεται σε διάφορους βαθμούς, με την επίδρασή του να γίνεται πιο έντονη καθώς πλησιάζει κανείς τους πόλους.

Παρίσι. Πάνθεο. Εκκρεμές Φουκώ

Το μεγαλύτερο νήμα - 98 μέτρα - ήταν στο εκκρεμές Foucault, που βρίσκεται στον καθεδρικό ναό του Αγίου Ισαάκ στην Αγία Πετρούπολη. Το εκκρεμές αφαιρέθηκε το 1992 καθώς δεν ανταποκρινόταν στο σκοπό του κτιρίου.

Τώρα στα βορειοδυτικά της Ρωσίας υπάρχει μόνο ένα εκκρεμές Foucault - στο Πλανητάριο της Αγίας Πετρούπολης. Το μήκος του νήματος του είναι μικρό - περίπου 8 μέτρα, αλλά αυτό δεν μειώνει τον βαθμό διαύγειας. Αυτή η έκθεση του Πλανητάριου παρουσιάζει συνεχές ενδιαφέρον για επισκέπτες όλων των ηλικιών.

Το εκκρεμές Foucault, που σήμερα στεγάζεται στο λόμπι των επισκεπτών του κτηρίου της Γενικής Συνέλευσης των Ηνωμένων Εθνών στη Νέα Υόρκη, είναι δώρο από την κυβέρνηση της Ολλανδίας.

Αυτό το εκκρεμές είναι μια επιχρυσωμένη μπάλα 200 λιβρών, διαμέτρου 12 ιντσών, μερικώς γεμάτη με χαλκό και αναρτημένη από ένα σύρμα από ανοξείδωτο χάλυβα από την οροφή πάνω από την τελετουργική σκάλα, 75 πόδια από το πάτωμα. Το πάνω άκρο του σύρματος στερεώνεται με μια γενική άρθρωση, η οποία επιτρέπει στο εκκρεμές να αιωρείται ελεύθερα σε οποιοδήποτε κατακόρυφο επίπεδο. Κάθε φορά που η μπάλα ταλαντώνεται, περνάει πάνω από έναν ανυψωμένο μεταλλικό δακτύλιο που περιέχει έναν ηλεκτρομαγνήτη, προκαλώντας την πρόκληση ηλεκτρικού ρεύματος στον χαλκό μέσα στην μπάλα. Αυτή η αλληλεπίδραση παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για να ξεπεραστεί η τριβή και η αντίσταση του αέρα και διασφαλίζει ότι το εκκρεμές ταλαντεύεται ομοιόμορφα.

Τον Σεπτέμβριο του 2004, στο Κρατικό Παιδαγωγικό Πανεπιστήμιο της Λευκορωσίας με το όνομα Tank, πραγματοποιήθηκε το άνοιγμα μιας μοναδικής δομής για την επιστήμη και τον πολιτισμό της χώρας μας - το εκκρεμές Foucault. Στον εορτασμό παρευρέθηκαν ο Μητροπολίτης Μινσκ και Σλούτσκ Φιλάρετος, Πατριαρχικός Έξαρχος Πάσης Λευκορωσίας, καθηγητές πανεπιστημίου, φυσικοί και φοιτητές.

Το εκκρεμές Foucault είναι μια τετραεδρική γυάλινη πυραμίδα ύψους 7,5 μέτρων, μέσα στην οποία μια μπάλα βάρους 27 κιλών αναρτάται σε ένα ατσάλινο σύρμα. Ο ειδικός μαγνήτης που θέτει σε κίνηση το εκκρεμές κατασκευάστηκε στην Καλούγκα. Το πλήρες πλάτος της δόνησης είναι 2,5 μέτρα.

Ένας παρατηρητής που βρίσκεται στη Γη και περιστρέφεται μαζί της θα παρατηρήσει ότι το επίπεδο αιώρησης του εκκρεμούς γυρίζει αργά σε σχέση με τη Γη προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή του πλανήτη μας. Στο γεωγραφικό πλάτος του Μινσκ, κατά τη διάρκεια μιας αστρικής ημέρας, το εκκρεμές περιγράφει ένα τόξο 290 μοιρών, δηλαδή κινείται κατά 12 μοίρες την ώρα (στους πόλους, το επίπεδο αιώρησης του εκκρεμούς κάνει μια πλήρη περιστροφή κάθε μέρα). Το εκκρεμές Foucault στο Παιδαγωγικό Πανεπιστήμιο του Μινσκ είναι το πρώτο στη χώρα μας και το τρίτο στην ΚΑΚ (τέτοιες κατασκευές υπάρχουν και στα πλανητάρια της Αγίας Πετρούπολης και του Σμολένσκ). Υπάρχουν περίπου είκοσι τέτοιες συσκευές στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των ΗΠΑ, της Γαλλίας, της Ρουμανίας, της Αυστραλίας και του Κουβέιτ.

Είναι δυνατόν να φτιάξετε μια τέτοια κατασκευή μόνοι σας, χρησιμοποιώντας απλά, προσβάσιμα στηρίγματα, σε ένα μικρό εργαστήριο ή στο σπίτι;

Μοντέλα εκκρεμούς Foucault

Προσφέρω δύο επιλογές: μηχανικά και ηλεκτρομηχανικά μοντέλα του εκκρεμούς Foucault.

Μηχανικό μοντέλο

Για να αποδειχθεί η εμπειρία, απαιτούνται τα ακόλουθα υλικά:

φελλός - 1 τεμ.;
καρφίτσα – 2 τεμ.;
πιρούνι - 3 τεμ.;
πιάτο - 1 τεμ.;
φορτίο (μήλο ή πατάτα) - 1 τεμ.
ένα νήμα?
άλας.

Βιομηχανοποίηση:

χρησιμοποιήστε φελλό και πιρούνια για να φτιάξετε μια πυραμίδα.
Χρησιμοποιώντας κλωστή και καρφίτσες, στερεώστε το βάρος στο κάτω μέρος του φελλού.
Τοποθετήστε την πυραμίδα σε ένα πιάτο, ενώ η κάτω καρφίτσα δεν πρέπει να αγγίζει τον πυθμένα.
Ρίξτε αλάτι κατά μήκος της άκρης του κάτω μέρους του πιάτου σε έναν κύκλο σε σχήμα ανάχωμα.

Το γεγονός ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της είναι γνωστό σε κάθε μαθητή σήμερα. Ωστόσο, οι άνθρωποι δεν ήταν πάντα πεπεισμένοι για αυτό: είναι αρκετά δύσκολο να ανιχνευθεί η περιστροφή της Γης ενώ βρίσκεται στην επιφάνειά της. Φυσικά, μπορεί κανείς να μαντέψει ότι η καθημερινή κίνηση των ουράνιων σωμάτων στην ουράνια σφαίρα είναι μια εκδήλωση της περιστροφής της Γης. Αλλά βλέπουμε αυτό το φαινόμενο ακριβώς ως την κίνηση του Ήλιου και των αστεριών στον ουρανό.

Στα μέσα του 19ου αιώνα, ο Jean Bernard Leon Foucault μπόρεσε να πραγματοποιήσει ένα πείραμα που δείχνει την περιστροφή της Γης αρκετά καθαρά. Αυτό το πείραμα πραγματοποιήθηκε πολλές φορές και ο ίδιος ο πειραματιστής το παρουσίασε δημόσια το 1851 στο κτίριο Pantheon στο Παρίσι.

Το κτίριο του Πάνθεον του Παρισιού στο κέντρο στέφεται με έναν τεράστιο τρούλο, στον οποίο ήταν προσαρτημένο ένα ατσάλινο σύρμα μήκους 67 μέτρων από αυτό το σύρμα. Σύμφωνα με διάφορες πηγές, η μάζα της μπάλας κυμαινόταν από 25 έως 28 κιλά. Το σύρμα στερεώθηκε στον θόλο με τέτοιο τρόπο ώστε το εκκρεμές που προέκυψε να μπορεί να αιωρείται σε οποιοδήποτε επίπεδο.

Το εκκρεμές ταλαντευόταν πάνω από ένα στρογγυλό βάθρο διαμέτρου 6 m, κατά μήκος της άκρης του οποίου χύθηκε ένας κύλινδρος άμμου. Με κάθε ταλάντευση του εκκρεμούς, μια κοφτερή ράβδος τοποθετημένη στη μπάλα από κάτω άφηνε ένα σημάδι στον κύλινδρο, απομακρύνοντας την άμμο από τον φράχτη.

Για να εξαλειφθεί η επίδραση της ανάρτησης στο εκκρεμές Foucault, χρησιμοποιούνται ειδικές αναρτήσεις (Εικ. 4). Και για να αποφευχθεί μια πλάγια ώθηση (δηλαδή, έτσι ώστε το εκκρεμές να ταλαντεύεται αυστηρά στο επίπεδο), η μπάλα παίρνεται στο πλάι, δένεται στον τοίχο και στη συνέχεια το σχοινί καίγεται.

Η περίοδος ταλάντωσης ενός εκκρεμούς, όπως είναι γνωστό, μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο:

Αντικαθιστώντας σε αυτόν τον τύπο το μήκος του εκκρεμούς l = 67 m και την τιμή της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης g = 9,8 m/s 2, βρίσκουμε ότι η περίοδος ταλάντωσης του εκκρεμούς στο πείραμα του Foucault ήταν T ≈ 16,4 s.

Μετά από κάθε περίοδο, ένα νέο σημάδι από την άκρη της ράβδου στην άμμο ήταν περίπου 3 mm από το προηγούμενο. Κατά τη διάρκεια της πρώτης ώρας παρατήρησης, το επίπεδο της ταλάντευσης του εκκρεμούς περιστράφηκε κατά μια γωνία περίπου 11° δεξιόστροφα. Το επίπεδο του εκκρεμούς ολοκλήρωσε μια πλήρη περιστροφή σε περίπου 32 ώρες.

Η εμπειρία του Φουκώ έκανε τεράστια εντύπωση στους ανθρώπους που την παρατήρησαν, οι οποίοι φαινόταν να αισθάνονται άμεσα την κίνηση του πλανήτη. Μεταξύ των θεατών που παρατήρησαν το πείραμα ήταν ο Λ. Βοναπάρτης, ο οποίος ένα χρόνο αργότερα ανακηρύχθηκε Αυτοκράτορας της Γαλλίας από τον Ναπολέοντα Γ'. Για τη διεξαγωγή ενός πειράματος με ένα εκκρεμές, ο Foucault τιμήθηκε με το Legion of Honor, το υψηλότερο βραβείο στη Γαλλία.

Στη Ρωσία, ένα εκκρεμές Foucault μήκους 98 μέτρων τοποθετήθηκε στον καθεδρικό ναό του Αγίου Ισαάκ στο Λένινγκραντ. Συνήθως εμφανιζόταν ένα τέτοιο εκπληκτικό πείραμα - ένα σπιρτόκουτο τοποθετήθηκε στο πάτωμα λίγο μακριά από το επίπεδο περιστροφής του εκκρεμούς. Ενώ ο οδηγός μιλούσε για το εκκρεμές, το επίπεδο περιστροφής του γυρνούσε και η ράβδος που ήταν τοποθετημένη στην μπάλα γκρέμιζε το κουτί.

Το πείραμα βασίστηκε σε ένα πειραματικό γεγονός ήδη γνωστό εκείνη την εποχή: το επίπεδο αιώρησης ενός εκκρεμούς σε ένα νήμα διατηρείται ανεξάρτητα από την περιστροφή της βάσης στην οποία αναρτάται το εκκρεμές. Το εκκρεμές προσπαθεί να διατηρήσει τις παραμέτρους της κίνησης σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς, το επίπεδο του οποίου είναι ακίνητο σε σχέση με τα αστέρια. Εάν τοποθετήσετε ένα εκκρεμές Foucault σε έναν πόλο, τότε καθώς η Γη περιστρέφεται, το επίπεδο του εκκρεμούς θα παραμείνει αμετάβλητο και οι παρατηρητές που περιστρέφονται με τον πλανήτη θα πρέπει να δουν πώς το επίπεδο του εκκρεμούς ταλαντεύεται χωρίς δυνάμεις να ενεργούν σε αυτό. Έτσι, η περίοδος περιστροφής του εκκρεμούς στον πόλο είναι ίση με την περίοδο περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της - 24 ώρες. Σε άλλα γεωγραφικά πλάτη, η περίοδος θα είναι ελαφρώς μεγαλύτερη, καθώς το εκκρεμές επηρεάζεται από αδρανειακές δυνάμεις που προκύπτουν σε περιστρεφόμενα συστήματα - δυνάμεις Coriolis. Στον ισημερινό, το επίπεδο του εκκρεμούς δεν θα περιστρέφεται - η περίοδος είναι ίση με το άπειρο.

ΕΚΚΡΕΜΟ ΦΟΥΚΩ,μια συσκευή που δείχνει ξεκάθαρα την περιστροφή της Γης. Η εφεύρεσή του αποδίδεται στον J. Foucault (1819–1868). Στην αρχή, το πείραμα διεξήχθη σε στενό κύκλο, αλλά ο Λ. Βοναπάρτης (που αργότερα έγινε Ναπολέων Γ', Γάλλος αυτοκράτορας) ενδιαφέρθηκε τόσο πολύ που κάλεσε τον Φουκώ να το επαναλάβει δημόσια σε μεγάλη κλίμακα κάτω από τον τρούλο του Πάνθεον. Παρίσι. Αυτή η δημόσια επίδειξη, που οργανώθηκε το 1851, ονομάζεται συνήθως πείραμα Φουκώ.

Κάτω από τον θόλο του κτιρίου, ο Φουκώ ανάρτησε μια μεταλλική σφαίρα βάρους 28 κιλών σε ένα ατσάλινο σύρμα μήκους 67 μέτρων, σε αντίθεση με ένα εκκρεμές ρολογιού, το οποίο μπορεί να αιωρείται μόνο σε ένα επίπεδο, το εκκρεμές Φουκώ είχε το πάνω άκρο του σύρματος στερεωμένο σε ένα τέτοιο. τρόπο που θα μπορούσε να αιωρείται εξίσου ελεύθερα προς όλες τις κατευθύνσεις. Κάτω από το εκκρεμές κατασκευάστηκε ένας κυκλικός φράκτης ακτίνας 6 m με το κέντρο ακριβώς κάτω από το σημείο ανάρτησης. Χύθηκε άμμος πάνω στον φράχτη, έτσι ώστε με κάθε ταλάντευση, μια μεταλλική άκρη στερεωμένη κάτω από τη σφαίρα του εκκρεμούς να μπορεί να την παρασύρει στο πέρασμά της. Για να εξασφαλιστεί η εκτόξευση του εκκρεμούς χωρίς πλάγια ώθηση, το έπαιρναν στο πλάι και το έδεναν με σχοινί. Αφού το εκκρεμές, αφού δέθηκε, ήρθε σε κατάσταση πλήρους ανάπαυσης, το σχοινί κάηκε και το εκκρεμές άρχισε να κινείται.

Ένα εκκρεμές αυτού του μήκους κάνει μια πλήρη αιώρηση σε 16,4 δευτερόλεπτα και σύντομα έγινε σαφές ότι το επίπεδο αιώρησης του εκκρεμούς περιστρέφεται δεξιόστροφα σε σχέση με το πάτωμα. Με κάθε επόμενη ταλάντευση, η μεταλλική άκρη παρέσυρε την άμμο περίπου 3 mm από την προηγούμενη θέση. Σε μια ώρα, το αεροπλάνο περιστροφής περιστράφηκε περισσότερο από 11° και σε περίπου 32 ώρες έκανε μια πλήρη περιστροφή και επέστρεψε στην προηγούμενη θέση του. Αυτή η εντυπωσιακή εμφάνιση έκανε το κοινό εντελώς υστερικό. τους φαινόταν ότι μπορούσαν να αισθανθούν την περιστροφή της Γης κάτω από τα πόδια τους.

Για να μάθετε γιατί ένα εκκρεμές συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο, σκεφτείτε ένα δαχτυλίδι από άμμο. Το βόρειο σημείο του δακτυλίου απέχει 3 μέτρα από το κέντρο και δεδομένου ότι το Πάνθεον βρίσκεται σε βόρειο γεωγραφικό πλάτος 48°51º, αυτό το τμήμα του δακτυλίου είναι 2,3 μέτρα πιο κοντά στον άξονα της γης από το κέντρο. Επομένως, όταν η Γη περιστρέφεται 360° μέσα σε 24 ώρες, το βόρειο άκρο του δακτυλίου θα κινείται σε κύκλο μικρότερης ακτίνας από το κέντρο και θα ταξιδεύει 14,42 m λιγότερο την ημέρα. Επομένως, η διαφορά ταχύτητας μεταξύ αυτών των σημείων είναι 1 cm/min. Ομοίως, το νότιο άκρο του δακτυλίου κινείται 14,42 m την ημέρα, ή 1 cm/min, πιο γρήγορα από το κέντρο του δακτυλίου. Χάρη σε αυτή τη διαφορά ταχύτητας, η γραμμή που συνδέει τα βόρεια και τα νότια σημεία του δακτυλίου παραμένει πάντα κατευθυνόμενη από βορρά προς νότο.

Δεν ξέρω πόσοι από τους αναγνώστες αυτού του ιστότοπου έχουν δει ένα εκκρεμές Foucault σε δράση. Στην ΕΣΣΔ υπήρχαν πολλά εκκρεμή Φουκώ. Εγκαταστάθηκαν σε καθεδρικούς ναούς ως αντιθρησκευτική προπαγάνδα. Και όσο μεγαλύτερη ήταν η ανάρτηση, τόσο πιο εντυπωσιακά έδειχναν τα εκκρεμή. Οι μεγαλύτερες είναι στον Καθεδρικό Ναό της Τριάδας του Κρεμλίνου του Pskov, στην Εκκλησία του Αγίου Ιωάννη στο Βίλνιους και στον Δομινικανή Καθεδρικό Ναό του Lvov. Αλλά το καλύτερο κρεμάστηκε στον καθεδρικό ναό του Αγίου Ισαάκ στο Λένινγκραντ, έως και 93 μέτρα (κρεμάστηκε μετά τη μετονομασία της πόλης και αφαιρέθηκε ακριβώς πριν μετονομαστεί ξανά η πόλη).

Όσοι το είδαν θυμούνται ότι είναι ένα τόσο βαρύ μεταλλικό βάρος που κρέμεται σε μια λεπτή κλωστή που αιωρείται πάνω από το πάτωμα με σαρωτικό τρόπο και το αεροπλάνο αιώρησης κάνει τελικά έναν πλήρη κύκλο. Αυτά τα εκκρεμή δεν σταματούν ποτέ, είναι μια ζωντανή επίδειξη της περιστροφής της Γης.

Ωστόσο, γιατί αυτό το άτομο χρειάζεται εκκρεμές; Δεν μπορούν να κάνουν τίποτα! Ή μπορούν;...

Η ΕΣΣΔ εξαφανίστηκε, κανείς δεν χρειαζόταν την επιστήμη και τα εκκρεμή αφαιρέθηκαν. Η παραπάνω εικόνα δείχνει το εκκρεμές του Φουκώ στο Πάνθεον στο Παρίσι. Κρεμάστηκε εκεί το 1851 από τον Ναπολέοντα Γ' και κρεμιέται ακόμα εκεί. Το μήκος της ανάρτησης είναι 68 μέτρα.

Η αρχή λειτουργίας του εκκρεμούς Foucault είναι αρκετά μπερδεμένη. Το επίπεδο περιστροφής του επηρεάζεται τόσο από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου όπου είναι εγκατεστημένο όσο και από το μήκος της ανάρτησης (τα μακριά εκκρεμή περιστρέφονται πιο γρήγορα). Ένα εκκρεμές τοποθετημένο σε έναν στύλο θα περιστρέφεται κάθε 24 ώρες. Ένα εκκρεμές τοποθετημένο στον ισημερινό δεν θα περιστρέφεται καθόλου, το αεροπλάνο θα παραμείνει ακίνητο. Ο ίδιος ο Φουκώ δεν μπόρεσε να βγάλει μια λογική φόρμουλα περιστροφής.

Τίθεται το ερώτημα: πώς σκέφτηκε καν ο Φουκώ να κρεμάσει ένα τέτοιο εκκρεμές;
Φαίνεται ότι εδώ φταίει η τύχη, αλλά φαίνεται και σαν μοτίβο. Εκείνες τις μέρες, το πυροβολικό πέτυχε τέτοια ακρίβεια που η βαλλιστική έγινε επιστήμη. Και τότε παρατηρήθηκε μια ανωμαλία - εάν ένα πυροβόλο εκτοξεύεται απευθείας προς τα βόρεια, τότε εάν εγκατασταθεί στο βόρειο ημισφαίριο, το βλήμα θα εκτραπεί προς τα δεξιά και αν στο νότιο ημισφαίριο, τότε προς τα αριστερά.

Ο Φουκώ ήταν ένας πρωτότυπος άνθρωπος και για να αποδείξει ότι έφταιγε η περιστροφή της Γης, έκανε αυτό το πείραμα με ένα εκκρεμές.
Δηλαδή, πριν από τον Φουκώ, η τεχνολογία του πυροβολικού δεν πέτυχε τέτοια ακρίβεια που να μπορεί να συλληφθεί το αποτέλεσμα.
Και μετά τον Φουκώ... Αν δεν είχε βρεθεί ένα τέτοιο πρωτότυπο όπως ο Φουκώ, τότε το εκκρεμές πιθανότατα θα είχε κατασκευαστεί μόνο όταν έβαζε μια θεωρία κάτω από αυτό και η περιστροφή του αεροπλάνου θα ακολουθούσε από τους τύπους. Αλλά τότε κανείς δεν θα τον χρειαζόταν και δεν θα προκαλούσε τέτοιο ενδιαφέρον.
Στην πραγματικότητα, όλα τελείωσαν με το γεγονός ότι στη Ρώμη, στο Βατικανό, στον καθεδρικό ναό του Αγίου Ιγνατίου, οι άγιοι πατέρες κρέμασαν το ίδιο εκκρεμές, πείστηκαν για το αποτέλεσμα - και η Καθολική Εκκλησία αναγνώρισε επίσημα την περιστροφή της Γης .

Λοιπόν, τι πρακτική σημασία θα μπορούσε να έχει ένα εκκρεμές ως τέτοιο;
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον κατά προσέγγιση προσδιορισμό του γεωγραφικού πλάτους. Για όσους το συναντούν, είναι εντελώς ασαφές πού, δεν είναι σαφές πού και δεν είναι σαφές γιατί.
Αλλά σας υπενθυμίζω ότι το εκκρεμές Foucault θα λειτουργεί ακόμη και σε μαγικούς κόσμους και κανένα ξωτικό δεν θα μπορεί να κάνει τίποτα (κόσμοι όπου ο πλανήτης δεν περιστρέφεται μπορούν να μετρηθούν στα δάχτυλα του ενός χεριού - και σε τέτοιους κόσμους είναι αμέσως ξεκάθαρο ότι είναι ξεχωριστοί).

Σε άλλες περιπτώσεις, το εκκρεμές Foucault έχει έναν πολύ ενδιαφέροντα ρόλο, τον οποίο έπαιξε στην πραγματικότητα.
Δηλαδή, έσπασε την κοσμοθεωρία των ανθρώπων.
Και αυτά τα πράγματα είναι πολύ πολύτιμα, είναι αυτά που πάνε τον κόσμο μπροστά.
Και υπάρχουν λίγα τέτοια πράγματα, εκτός από το εκκρεμές του Φουκώ, μπορείτε να θυμάστε και, αλλά αυτά είναι που θα συνιστούσα στον νεοφερμένο να εφαρμόσει πρώτα απ' όλα, τέτοια πράγματα σπάνε την περιβόητη αδράνεια της σκέψης.