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傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

作者:南风

1851年1月3日,法国物理学家福柯设计了一个大摆来证明地球的自转。

傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

福柯摆长67米,摆是一个质量为28公斤的铁球。在钟摆重力和悬索张力的作用下,在其垂直位置附近振动。由于福柯的实验直接验证了地球的自转,他被授予5阶荣誉骑士勋章。

福柯(1819 ~ 1868)是法国物理学家。1819年9月18日生于巴黎,1868年2月11日卒于巴黎。

为了证明地球在旋转,法国物理学家福柯在1851年做了一次成功的摆动实验,因此得名福柯摆。实验在法国巴黎万神殿最高的穹顶下进行。悬挂点是特别设计的,以尽量减少摩擦。这种钟摆惯性大,动量大,基本不受地球自转的影响,自己摆动,摆动时间长。

钟摆下面是一个巨大的沙盘。每当钟摆经过沙盘时,钟摆上的指针都会在沙盘上留下轨迹。根据日常生活的经验,这个巨大的钟摆应该在沙盘上画出唯一的轨迹。这个实验被评为“物理学中最美的实验”之一。

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在福柯摆试验中,人们看到摆动平面缓慢顺时针转动,摆动方向不断变化。根据惯性定律,空之间的摆动方向不会改变。所以可以看出,摆动方向的变化是由于观测者所在的地球逆时针旋转,地球上的观测者看到了相对运动现象,有效地证明了地球在旋转。

福柯摆在不同的地方摆动。在北半球,挥杆平面顺时针旋转;在南半球,秋千平面逆时针旋转。而且纬度越高,自转速度越快。赤道上的钟摆几乎不自转,在两极自转一周的周期为一个恒星日(23小时56分4秒),简单计算可视为24小时。傅科摆平面偏转的角度可由公式θ =15 tsinφ φ求出,单位为度。其中φ代表当地的地理纬度,T是偏转所用的时间,单位为小时。因为地球自转角速度1小时等于15,所以在公式中乘以15进行换算。

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福柯做摆实验的第二年,也就是1852年,他做出了陀螺仪——现代航空空和军事领域使用的惯性制导装置的前身。

陀螺仪的原理是旋转物体的旋转轴方向在不受外力作用时不会改变。自20世纪70年代以来,陀螺仪取得了很大的进展,如光纤陀螺仪和激光谐振陀螺仪。这些现代陀螺仪具有结构紧凑、灵敏度高、工作可靠等优点。它们在许多领域已经完全取代了机械式传统陀螺仪,成为现代导航仪器的关键部件。

他还测量了光速,发现了涡流。月球上有一个以他的名字命名的陨石坑。福柯的“知识产权”哲学也有很大影响。

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