什么是福柯擺(Foucault Pendulum)？

福柯擺和其他鐘擺一樣，由一個懸掛在繩子或金屬絲上的重物組成。重物被提起，然后松開，擺錘在垂直面上來回擺動，直到與上面的附著點或周圍的空氣發生摩擦，使其減速。然后，擺錘，像秋千一樣，19世紀中葉之前，物理學家利昂·福柯意識...

福柯擺和其他鐘擺一樣，由一個懸掛在繩子或金屬絲上的重物組成。重物被提起，然后松開，擺錘在垂直面上來回擺動，直到與上面的附著點或周圍的空氣發生摩擦，使其減速。然后，擺錘，像秋千一樣，19世紀中葉之前，物理學家利昂·福柯意識到，如果他能延長擺錘在停止前擺動的時間，并消除其上方附著物的摩擦力，就可以看到地球從其下方向外旋轉，從而證明地球是在天空下旋轉的而不是相反。福柯知道，連接在砝碼上的金屬絲越長，擺錘的擺動就越慢。他可以把上面的繩子拴在一個幾乎沒有摩擦的銷上，如果他使用一個非常大的砝碼，鐘擺擺動得如此緩慢，以至于當地球從它下面移開時，它似乎會改變方向。缺點是因為福柯鐘擺是有史以來最大的鐘擺，福柯需要一座天花板很高的建筑。萬神殿，一座巨大的陵墓有一個圓柱狀的入口和高拱形的天花板，福柯鐘擺有了家。福柯擺不僅證明了地球繞著它的軸旋轉，而且像一個陀螺儀，一個自由旋轉的機器，除非被推動，它不會改變方向，它說明了牛頓的第一運動定律。原因是地球能從鐘擺下移出是因為擺錘在運動中，它不會改變它的運動來匹配地球的運動，除非有額外的力作用在它身上法國巴黎萬神殿的福柯鐘擺花了30多個小時才到達原來的位置，比地球完成一次自轉所需的時間還多。一個簡單的方程式告訴研究人員，福柯擺最有效所需的緯度，而這個方程式預測，在赤道，地球將如果福柯在赤道上做實驗，他就不會看到鐘擺的方向有任何變化，只有一個來回的運動。北極和南極也是實驗的理想地點。在北極，福柯的鐘擺就像懸掛在北極星上一樣讓地球在24小時內從地球下面旋轉出來。網上有視頻顯示福柯擺在赤道和兩極之間的運動梯度。今天，世界上有成千上萬的福柯擺，大部分都安置在世界各地的大學和科研機構中。這些擺錘將不會出現永動機，由于能量的損失，重量會上升到越來越低的水平，直到它向下指向地球中心并停止。為了啟動鐘擺，最初是用一根繩子把重物提升到最大高度。然后繩子被點燃，這樣當它燒穿時，沒有額外的力影響到它鐘擺啟動時的運動。現代鐘擺通常使用磁性裝置來啟動并保持鐘擺的運動

發表于 2020-09-17 22:51
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分類：科學教育

什么是福柯擺(Foucault Pendulum)？

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