傅科摆实验原理示意图,单摆实验所依据的公式及原理图

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-05-03 05:45:34

十大经典物理试验基本都是由一个人独立完成,或者最多有一两个助手协助。试验中没有用到什么大型计算工具,最多不过是把直尺或者是计算器。物理实验的核心是他们都抓住了物理学家眼中最美丽的科学之魂,“由简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念。”

傅科(Jean-Bernard-Léon Foucault,1819~1868) 法国物理学家。他最著名的发明是显示地球自转的傅科摆。除此之外他还曾经测量光速,发现了涡电流。

傅科摆实验原理示意图,单摆实验所依据的公式及原理图(1)

傅科

1851年,傅科进行了著名的傅科摆实验。他根据地球自转的理论,提出除地球赤道以外的其他地方,单摆的振动面会发生旋转的现象,并付诸实验。他选用直径为30厘米、重28千克的摆锤,摆长为67米,将它悬挂在巴黎万神殿圆屋顶的中央,使它可以在任何方向自由摆动。下面放有直径6米的沙盘和启动栓。如果地球没有自转,则摆的振动面将保持不变;如果地球在不停地自转,则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动。当人们亲眼看到摆每振动一次(周期为16.5秒),摆尖在沙盘边沿画出的路线移动约3毫米,每小时偏转11°20'(即31小时47分回到原处)时,许多教徒目瞪口呆,有人甚至在久久凝视以后说:“确实觉得自己脚底下的地球在转动!”这一实验又曾移到巴黎天文台重做,结论相同。后又在不同地点进行实验,发现摆的振动面的旋转周期随地点而异,其周期正比于单摆所处地点的纬度的正弦,在两极的旋转周期为24小时。振动面旋转方向,北半球为顺时针,南半球为逆时针。

傅科摆实验原理示意图,单摆实验所依据的公式及原理图(2)

傅科摆实验

这也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置。该装置可以显示由于地球自转而产生科里奥利力的作用效应,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象,即傅科效应。实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。

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