傅科摆原理(小学生傅科摆简易制作)

自转是地球的一种重要运动形式。自转时,地球面向太阳的半球白天明亮,背向太阳的另一半是黑暗的。随着地球的自转,昼夜不停地交替。同时,地球的自转是按照一个假想的轴运行的,我们称之为地轴。在地球仪上,我们可以看到地轴穿过地心,连接南极和北极。

地球自转的第一个实验证据可以追溯到19世纪中期。1851年,法国物理学家福柯在巴黎国家殡仪馆(法兰西共和国的万神殿)安装了一个钟摆装置。这个钟摆长67米,底部的钟摆是一个重28公斤的铁球,铁球下面嵌着一根细长的尖针。福柯的假设是,当钟摆摆动时,在没有外力的情况下,会保持一个固定的摆动方向。如果地球在旋转,钟摆下面的地面也会旋转,而悬挂在空的钟摆则倾向于保持原来的摆动方向。对于观察者来说,钟摆的摆动方向会相对于地面发生变化。

福柯摆悬挂在法国巴黎万神殿的圆顶上

福客

虽然原理是这样的,但是实验并不好做。因为摆向的变化极其细微,稍微强一点的气流都会影响实验结果的准确性。而且摆臂越长,实验效果越明显,所以为了观察方向的变化,实验地点必须设置在一个天花板足够高的大厅里,用来挂钟摆。因此,福柯最终选择了高耸的巴黎国家殡仪馆作为实验地点,在钟摆下放置了一个沙盘。当钟摆运动时,细长的针尖会在沙盘上做出一系列标记,记录下钟摆的方向。

一切准备工作就绪后,福柯开始专心做实验。一秒钟,一分钟…所有在场的人都屏住了呼吸。实验结果与福柯的假设完全一致,钟摆从东向西缓慢而连续地摆动。福柯的演示直接证明了地球自西向东的自转,所以人们把实验中的摆称为“福柯摆”。

文/卢

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