www.wikidata.uk-ua.nina.az

Маятник Фуко фізика Ма ятник Фуко маятник який використовується для демонстрації обертання Землі навколо своєї осі Графі

Маятник Фуко (фізика)

Ма́ятник Фуко́ — маятник, який використовується для демонстрації обертання Землі навколо своєї осі.

Графічна анімація коливань маятника Фуко.
Доведення добового обертання Землі навколо власної осі маятником Фуко.
Маятник Фуко у бібліотеці КПІ, Київ, Україна.
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Маятник Фуко (значення).

Опис Редагувати

Винахідник пристрою — Леон Фуко. Вперше демонстрація маятника Фуко відбулася в Парижі у 1851 році.

Маятник Фуко — це великий масивний маятник зі значним періодом коливання, підвішений до склепіння просторої високої зали. На підлозі під маятником зазвичай малюють коло з поділками, щоб відслідковувати зміну площини коливання відносно поверхні Землі.

Згідно із законом збереження моменту імпульсу коливання маятника відбуваються зі збереженням площини коливання. Водночас внаслідок обертання Землі, орієнтація цієї площини відносно приміщення змінюється, у чому можна переконатися, спостерігаючи за маятником протягом певного часу.

Період обертання площини коливань маятника Фуко залежить від широти.

Досліди Фуко Редагувати

Французький фізик і астроном Леон Фуко (Léon Foucault) вперше здійснив свій експеримент о 2 годині ночі 8 січня 1851 року в погребі свого будинку на розі вулиць Асса́[fr] і Вожира́р[fr] у Парижі. Для цього використано маятник довжиною 2 м. У лютому з дозволу Домініка Франсуа Араго він повторив досвід у Паризькій обсерваторії, цього разу подовживши маятник до 11 м. У підготовці експерименту брав також участь асистент Фуко, Фромент.

Першу публічну демонстрацію здійснено вже в березні 1851 року в паризькому Пантеоні: під куполом Пантеону Фуко підвісив металеву кулю масою 28 кг із закріпленим на ній вістрям на сталевий дріт довжиною 67 м. Кріплення маятника дозволяло йому вільно коливатися у всіх напрямках, під точкою кріплення зробили колову огорожу діаметром 6 м, по краю огорожі насипали піщану доріжку так, щоб маятник у своєму русі міг при її перетині прокреслювати на піску позначки. Щоб уникнути бічного поштовху під час пуску маятника, його відвели вбік і прив'язали мотузкою, після чого мотузку перепалили.

Період коливань маятника за такої довжини підвісу становив 16,4 с, при кожному коливанні відхилення від попереднього перетину піщаної доріжки становило близько 3 мм, за годину площина коливань маятника поверталася більш ніж на 11° за годинниковою стрілкою, тобто приблизно за 32 години здійснювала повний оберт і поверталася в попереднє положення.

Фізичні основи ефекту Редагувати

Маятник Фуко на Північному полюсі. Вісь обертання Землі лежить у площині коливань маятника

Маятник Фуко є математичним маятником, площина коливань якого повільно повертається відносно поверхні Землі в бік, протилежний до напрямку обертання Землі. Зсув маятника, встановленого в довільній точці на Землі, можна пояснити дією сили Коріоліса, яка найбільша на полюсі і відсутня на екваторі. Що менша широта місцевості, то менша швидкість відхилення маятника.

Примітка. У популярній літературі поширене помилкове пояснення, згідно з яким маятник нібито здійснює коливання в площині, нерухомій в інерційній системі відліку (в цьому випадку — системі відліку, «пов'язаній» із зірками), і саме тому з точки зору спостерігача, що перебуває на Землі і обертається разом з нею, площина гойдання обертається. Насправді ж орієнтація площини гойдання залишається нерухомою відносно зірок тільки для маятника на одному з полюсів.

На Північному або Південному полюсі Землі (вісь обертання Землі лежить у площині коливань маятника) площина коливань маятника Фуко здійснює поворот на 360° за зоряну добу (на 15° за зоряну годину), на екваторі (вісь обертання Землі перпендикулярна до площини коливань маятника) площина коливань маятника Фуко нерухома, в довільній точці з географічною широтою (кут між віссю обертання Землі і площиною коливань маятника ) швидкість обертання площини коливань ідеального маятника Фуко (в градусах за зоряну годину) відносно поверхні Землі становить

Для неідеального маятника Фуко швидкість обертання площини коливань залежить і від довжини підвісу:

де  — амплітуда коливань вантажу маятника;  — довжина нитки.

Оскільки період коливань залежить від довжини підвісу (), то збільшення довжини нитки збільшує кут повороту площини коливань за один період, що й використовують для демонстрації. Так, в Ісаакіївському соборі в Ленінграді від 1931 до 1986 року демонстрували маятник Фуко на підвісі довжиною 98 м.

Маятники Фуко на території України Редагувати

  • Спостереження за маятником Фуко є одним із способів розв'язування цікавої задачі П. Л. Капіци про визначення довжини доби на Венері за постійної хмарності. Умова задачі:
Астрономічні спостереження показують, що на планеті Венера є повна хмарність, так що «жителі» Венери позбавлені можливості спостерігати небесні світила. Опишіть, яким методом вони могли б точно виміряти тиривалість своєї доби.
Оригінальний текст (рос.)
Астрономические наблюдения показывают, что на планете Венера полная облачность, так что «жители» Венеры лишены возможности наблюдать небесные светила. Опишите, каким методом они могли бы точно измерить длину своих суток.
  • В Ісаакіївському соборі в Ленінград маятник Фуко запущено в ніч з 11 на 12 квітня 1931 року і знято 1986 року. Зараз він зберігається в підвалах собору. Довжина нитки цього маятника — 98 м.
  • Досліди в Пантеоні Фуко проводив на прохання президента Другої республіки Луї Бонапарта (майбутнього Наполеона III); про документальні докази благословення демонстрацій Фуко з боку папи (на той момент Пія IX) невідомо.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. G. Barenboim, J. A. Oteo. One pendulum to run them all. — 2013. — 17 October. — arXiv:1304.7922.
  2. . Архів оригіналу за 31 жовтня 2008. Процитовано 3 березня 2009. 
  3. Маятник Фуко в Исаакиевском соборе на YouTube // Киевнаучфильм, 1979 год
  4. ↑ . Архів оригіналу за 2 лютого 2015. Процитовано 2 лютого 2015. 
  5. ↑ . Архів оригіналу за 18 грудня 2021. Процитовано 18 грудня 2021. 
  6. Фуко маятник // Большая российская энциклопедия : [в 36 т.] / председ. ред. кол. Ю. С. Осипов, отв. ред. С. Л. Кравец. — М. : Науч. изд-во «БРЭ», 2004—2017. (рос.)
  7. . Львівський національний університет імені Івана Франка (укр.). Архів оригіналу за 26 лютого 2022. Процитовано 14 грудня 2018. 
  8. (укр.). Архів оригіналу за 18 лютого 2022. Процитовано 18 лютого 2022. 
  9. Олимпиады по физике. Турнир им. Ломоносова 26.09.1999. оригіналу за 30 січня 2012. Процитовано 4 березня 2010. 
  10. Капица П. Л. Физические задачи [ 8 грудня 2009 у Wayback Machine.]. — М.: «Знание», 1966. — 16 с.

Література Редагувати

  1. Капица П. Л. Физические задачи [ 8 грудня 2009 у Wayback Machine.], М., «Знание», 196., 16 с. (рос.)

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Ma yatnik Fuko mayatnik yakij vikoristovuyetsya dlya demonstraciyi obertannya Zemli navkolo svoyeyi osi Grafichna animaciya kolivan mayatnika Fuko Dovedennya dobovogo obertannya Zemli navkolo vlasnoyi osi mayatnikom Fuko Mayatnik Fuko u biblioteci KPI Kiyiv Ukrayina U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Mayatnik Fuko znachennya Zmist 1 Opis 2 Doslidi Fuko 3 Fizichni osnovi efektu 4 Mayatniki Fuko na teritoriyi Ukrayini 5 Div takozh 6 Primitki 7 Literatura 8 PosilannyaOpis RedaguvatiVinahidnik pristroyu Leon Fuko Vpershe demonstraciya mayatnika Fuko vidbulasya v Parizhi u 1851 roci Mayatnik Fuko ce velikij masivnij mayatnik zi znachnim periodom kolivannya pidvishenij do sklepinnya prostoroyi visokoyi zali Na pidlozi pid mayatnikom zazvichaj malyuyut kolo z podilkami shob vidslidkovuvati zminu ploshini kolivannya vidnosno poverhni Zemli Zgidno iz zakonom zberezhennya momentu impulsu kolivannya mayatnika vidbuvayutsya zi zberezhennyam ploshini kolivannya Vodnochas vnaslidok obertannya Zemli oriyentaciya ciyeyi ploshini vidnosno primishennya zminyuyetsya u chomu mozhna perekonatisya sposterigayuchi za mayatnikom protyagom pevnogo chasu Period obertannya ploshini kolivan mayatnika Fuko zalezhit vid shiroti Doslidi Fuko RedaguvatiFrancuzkij fizik i astronom Leon Fuko Leon Foucault vpershe zdijsniv svij eksperiment o 2 godini nochi 8 sichnya 1851 roku v pogrebi svogo budinku na rozi vulic Assa fr i Vozhira r fr u Parizhi Dlya cogo vikoristano mayatnik dovzhinoyu 2 m U lyutomu z dozvolu Dominika Fransua Arago vin povtoriv dosvid u Parizkij observatoriyi cogo razu podovzhivshi mayatnik do 11 m U pidgotovci eksperimentu brav takozh uchast asistent Fuko Froment 1 Pershu publichnu demonstraciyu zdijsneno vzhe v berezni 1851 roku v parizkomu Panteoni pid kupolom Panteonu Fuko pidvisiv metalevu kulyu masoyu 28 kg iz zakriplenim na nij vistryam na stalevij drit dovzhinoyu 67 m Kriplennya mayatnika dozvolyalo jomu vilno kolivatisya u vsih napryamkah pid tochkoyu kriplennya zrobili kolovu ogorozhu diametrom 6 m po krayu ogorozhi nasipali pishanu dorizhku tak shob mayatnik u svoyemu rusi mig pri yiyi peretini prokreslyuvati na pisku poznachki Shob uniknuti bichnogo poshtovhu pid chas pusku mayatnika jogo vidveli vbik i priv yazali motuzkoyu pislya chogo motuzku perepalili 2 Period kolivan mayatnika za takoyi dovzhini pidvisu stanoviv 16 4 s pri kozhnomu kolivanni vidhilennya vid poperednogo peretinu pishanoyi dorizhki stanovilo blizko 3 mm za godinu ploshina kolivan mayatnika povertalasya bilsh nizh na 11 za godinnikovoyu strilkoyu tobto priblizno za 32 godini zdijsnyuvala povnij obert i povertalasya v poperednye polozhennya Fizichni osnovi efektu Redaguvati nbsp Mayatnik Fuko na Pivnichnomu polyusi Vis obertannya Zemli lezhit u ploshini kolivan mayatnikaMayatnik Fuko ye matematichnim mayatnikom ploshina kolivan yakogo povilno povertayetsya vidnosno poverhni Zemli v bik protilezhnij do napryamku obertannya Zemli Zsuv mayatnika vstanovlenogo v dovilnij tochci na Zemli mozhna poyasniti diyeyu sili Koriolisa yaka najbilsha na polyusi i vidsutnya na ekvatori 3 Sho mensha shirota miscevosti to mensha shvidkist vidhilennya mayatnika Primitka U populyarnij literaturi poshirene pomilkove poyasnennya zgidno z yakim mayatnik nibito zdijsnyuye kolivannya v ploshini neruhomij v inercijnij sistemi vidliku v comu vipadku sistemi vidliku pov yazanij iz zirkami i same tomu z tochki zoru sposterigacha sho perebuvaye na Zemli i obertayetsya razom z neyu ploshina gojdannya obertayetsya Naspravdi zh oriyentaciya ploshini gojdannya zalishayetsya neruhomoyu vidnosno zirok tilki dlya mayatnika na odnomu z polyusiv Na Pivnichnomu abo Pivdennomu polyusi Zemli vis obertannya Zemli lezhit u ploshini kolivan mayatnika ploshina kolivan mayatnika Fuko zdijsnyuye povorot na 360 za zoryanu dobu na 15 za zoryanu godinu na ekvatori vis obertannya Zemli perpendikulyarna do ploshini kolivan mayatnika ploshina kolivan mayatnika Fuko neruhoma v dovilnij tochci z geografichnoyu shirotoyu ϕ displaystyle phi nbsp kut mizh vissyu obertannya Zemli i ploshinoyu kolivan mayatnika a 90 ϕ displaystyle alpha 90 circ phi nbsp shvidkist obertannya ploshini kolivan idealnogo mayatnika Fuko W P displaystyle Omega P nbsp v gradusah za zoryanu godinu vidnosno poverhni Zemli stanovit W P 15 sin ϕ displaystyle Omega P 15 sin phi nbsp Dlya neidealnogo mayatnika Fuko shvidkist obertannya ploshini kolivan zalezhit i vid dovzhini pidvisu W P 15 1 3 8 a l 2 sin ϕ displaystyle Omega P approx 15 1 frac 3 8 a l 2 sin phi nbsp de a displaystyle a nbsp amplituda kolivan vantazhu mayatnika l displaystyle l nbsp dovzhina nitki Oskilki period kolivan zalezhit vid dovzhini pidvisu T 2 p l g displaystyle T approx 2 pi sqrt l g nbsp to zbilshennya dovzhini nitki zbilshuye kut povorotu ploshini kolivan za odin period sho j vikoristovuyut dlya demonstraciyi Tak v Isaakiyivskomu sobori v Leningradi vid 1931 do 1986 roku demonstruvali mayatnik Fuko na pidvisi dovzhinoyu 98 m 4 5 6 Mayatniki Fuko na teritoriyi Ukrayini RedaguvatiPereyaslav Muzej piznannya svitoglyadu ta osvoyennya kosmosu Kiyiv biblioteka Kiyivskogo politehnichnogo institutu Harkiv Harkivskij nacionalnij universitet Harkiv Harkivskij planetarij Uzhgorod Uzhgorodskij nacionalnij universitet Lviv Lvivskij muzej istoriyi religiyi do 1990 tih rokiv Lviv LNU im Ivana Franka fizichnij fakultet 7 Kiyiv Nacionalnij pedagogichnij universitet imeni M P Dragomanova Luck SRK Adrenalin City Kiyiv Kiyivskij nacionalnij universitett budivnictva i arhitekturi 8 Sposterezhennya za mayatnikom Fuko ye odnim iz sposobiv rozv yazuvannya cikavoyi zadachi P L Kapici pro viznachennya dovzhini dobi na Veneri za postijnoyi hmarnosti 9 Umova zadachi Astronomichni sposterezhennya pokazuyut sho na planeti Venera ye povna hmarnist tak sho zhiteli Veneri pozbavleni mozhlivosti sposterigati nebesni svitila Opishit yakim metodom voni mogli b tochno vimiryati tirivalist svoyeyi dobi 10 Originalnij tekst ros Astronomicheskie nablyudeniya pokazyvayut chto na planete Venera polnaya oblachnost tak chto zhiteli Venery lisheny vozmozhnosti nablyudat nebesnye svetila Opishite kakim metodom oni mogli by tochno izmerit dlinu svoih sutok V Isaakiyivskomu sobori v Leningrad mayatnik Fuko zapusheno v nich z 11 na 12 kvitnya 1931 roku i znyato 1986 roku Zaraz vin zberigayetsya v pidvalah soboru 4 5 Dovzhina nitki cogo mayatnika 98 m Doslidi v Panteoni Fuko provodiv na prohannya prezidenta Drugoyi respubliki Luyi Bonaparta majbutnogo Napoleona III pro dokumentalni dokazi blagoslovennya demonstracij Fuko z boku papi na toj moment Piya IX nevidomo Div takozh RedaguvatiMatematichnij mayatnik Leon Fuko Mayatnik Fuko roman Primitki Redaguvati G Barenboim J A Oteo One pendulum to run them all 2013 17 October arXiv 1304 7922 Mayatnik Fuko Arhiv originalu za 31 zhovtnya 2008 Procitovano 3 bereznya 2009 Mayatnik Fuko v Isaakievskom sobore na YouTube Kievnauchfilm 1979 god a b National Geographic Rossiya Pyat hramov s mayatnikami Fuko Arhiv originalu za 2 lyutogo 2015 Procitovano 2 lyutogo 2015 a b Hochu znat mayatnik Fuko Arhiv originalu za 18 grudnya 2021 Procitovano 18 grudnya 2021 Fuko mayatnik Bolshaya rossijskaya enciklopediya v 36 t predsed red kol Yu S Osipov otv red S L Kravec M Nauch izd vo BRE 2004 2017 ros Dni nauki na fizichnomu fakulteti Lvivskij nacionalnij universitet imeni Ivana Franka ukr Arhiv originalu za 26 lyutogo 2022 Procitovano 14 grudnya 2018 Mayatnik Fuko Kiyivskij nacionalnij universitet budivnictva i arhitekturi ukr Arhiv originalu za 18 lyutogo 2022 Procitovano 18 lyutogo 2022 Olimpiady po fizike Turnir im Lomonosova 26 09 1999 Arhiv originalu za 30 sichnya 2012 Procitovano 4 bereznya 2010 Kapica P L Fizicheskie zadachi Arhivovano 8 grudnya 2009 u Wayback Machine M Znanie 1966 16 s Literatura RedaguvatiKapica P L Fizicheskie zadachi Arhivovano 8 grudnya 2009 u Wayback Machine M Znanie 196 16 s ros Posilannya RedaguvatiOlimpiadi z fiziki Turnir imeni M V Lomonosova 26 veresnya 1999 Arhivovano 30 sichnya 2012 u Wayback Machine ros Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Mayatnik Fuko fizika amp oldid 35354189