什么是福柯摆(Foucault Pendulum)？

福柯摆和其他钟摆一样，由一个悬挂在绳子或金属丝上的重物组成。重物被提起，然后松开，摆锤在垂直面上来回摆动，直到与上面的附着点或周围的空气发生摩擦，使其减速。然后，摆锤，像秋千一样，19世纪中叶之前，物理学家利昂·福柯意识...

福柯摆和其他钟摆一样，由一个悬挂在绳子或金属丝上的重物组成。重物被提起，然后松开，摆锤在垂直面上来回摆动，直到与上面的附着点或周围的空气发生摩擦，使其减速。然后，摆锤，像秋千一样，19世纪中叶之前，物理学家利昂·福柯意识到，如果他能延长摆锤在停止前摆动的时间，并消除其上方附着物的摩擦力，就可以看到地球从其下方向外旋转，从而证明地球是在天空下旋转的而不是相反。福柯知道，连接在砝码上的金属丝越长，摆锤的摆动就越慢。他可以把上面的绳子拴在一个几乎没有摩擦的销上，如果他使用一个非常大的砝码，钟摆摆动得如此缓慢，以至于当地球从它下面移开时，它似乎会改变方向。缺点是因为福柯钟摆是有史以来最大的钟摆，福柯需要一座天花板很高的建筑。万神殿，一座巨大的陵墓有一个圆柱状的入口和高拱形的天花板，福柯钟摆有了家。福柯摆不仅证明了地球绕着它的轴旋转，而且像一个陀螺仪，一个自由旋转的机器，除非被推动，它不会改变方向，它说明了牛顿的第一运动定律。原因是地球能从钟摆下移出是因为摆锤在运动中，它不会改变它的运动来匹配地球的运动，除非有额外的力作用在它身上法国巴黎万神殿的福柯钟摆花了30多个小时才到达原来的位置，比地球完成一次自转所需的时间还多。一个简单的方程式告诉研究人员，福柯摆最有效所需的纬度，而这个方程式预测，在赤道，地球将如果福柯在赤道上做实验，他就不会看到钟摆的方向有任何变化，只有一个来回的运动。北极和南极也是实验的理想地点。在北极，福柯的钟摆就像悬挂在北极星上一样让地球在24小时内从地球下面旋转出来。网上有视频显示福柯摆在赤道和两极之间的运动梯度。今天，世界上有成千上万的福柯摆，大部分都安置在世界各地的大学和科研机构中。这些摆锤将不会出现永动机，由于能量的损失，重量会上升到越来越低的水平，直到它向下指向地球中心并停止。为了启动钟摆，最初是用一根绳子把重物提升到最大高度。然后绳子被点燃，这样当它烧穿时，没有额外的力影响到它钟摆启动时的运动。现代钟摆通常使用磁性装置来启动并保持钟摆的运动

发表于 2020-09-17 22:51
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分类：科学教育

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