Cтраница 2
Значит, плоскость качаний маятника на полюсе поворачивается относительно Земли с той же скоростью, что и Земля относительно системы ртсчета Солнце - звезды, но в обратном направлении. Следовательно, плоскость качаний маятника неизменна в системе отсчета Солнце - звезды. Таким образом, в системе отсчета Солнце - звезды мы наблюдаем только такие ускорения груза маятника, которые сообщают ему другие тела. Это доказывает, что система отсчета Солнце - звезды является инерциальной. Одновременно это доказывает, что Земля - не инер-циальная система отсчета, а система, вращающаяся относительно инерциальной с угловой скоростью 2я радианов в сутки. [16]
Значит, плоскость качаний маятника на полюсе поворачивается относительно Земли с той же скоростью, что и Земля относительно системы отсчета Солнце - звезды, но в обратном направлении. Следовательно, плоскость качаний маятника неизменна в системе отсчета Солнце - звезды. Таким образом, в системе отсчета Солнце - звезды мы наблюдаем только такие ускорения груза маятника, которые сообщают ему другие тела. Это доказывает, что система отсчета Солнце - звезды является инерциальной. Одновременно это доказывает, что Земля - не инер-циальная система отсчета, а система, вращающаяся относительно инерциальной с угловой скоростью 2л радианов в сутки. [17]
Направление сил. [18] |
Наблюдение отклонения плоскости качаний маятника было впервые проведено Фуко в 1851 г. и послужило прямым доказательством существования суточного вращения Земли. [19]
Рассмотреть вращение плоскости качаний маятника Фуко под влиянием вращения Земли вокруг оси. [20]
С течением времени плоскость качания маятника медленно поворачивается относительно указателей, что дает весьма наглядное подтверждение вращения Земли. [21]
Фуко наблюдал движение плоскости качаний маятника относительно двух различных систем отсчета - коперниковой и земной вращающейся. Для того чтобы можно было точно следить за движениями маятника, был применен маятник на длинном подвесе ( длиной в несколько десятков метров), период колебаний которого составлял десятки секунд. Так как размахи маятника ( после того как маятник выведен из состояния равновесия) уменьшаются очень медленно, то наблюдать за колебаниями маятника можно было в течение многих часов. При этом проволока может действовать на тело маятника только с силой натяжения F, направленной вдоль проволоки вверх. Другая сила, которая действует на тело маятника, это сила земного тяготения Р, направленная к центру Земли. [22]
Угловая скорость вращения плоскости качаний маятника равна в - Поэтому на полюсе один оборот совершается за сутки, а на широте ф - за I / sin ф суток. На экваторе плоскость качаний маятника Фуко не вращается. [23]
Угловая скорость вращения плоскости качаний маятника равна OB. Поэтому на полюсе один оборот совершается за сутки, а на широте ф - за I / sin cp суток. На экваторе плоскость качаний маятника Фуко не вращается. [24]
Чтобы объяснить вращение плоскости качаний маятника, предположим, что Земля равномерно вращается относительно неизвестной нам инерциальной системы отсчета с угловой скоростью со. В земной системе отсчета к настоящим силам, действующим на маятник, добавятся еще силы инерции: центробежная и кориолисова. Кориолисова сила 2m [ vco ] перпендикулярна к плоскости качаний маятника. Она-то и вызывает вращение этой плоскости. [25]
Чтобы объяснить вращение плоскости качаний маятника, пред-толожим, что Земля равномерно вращается относительно неизвестной нам инерциальной системы отсчета с угловой скоростью о. В земной системе отсчета к настоящим силам, действующим на маятник, добавятся еще силы инерции: центробежная и кориоли-гова. Кориолисова сила 2 m [ oeo ] перпендикулярна к плоскости качаний маятника. Она-то и вызывает вращение этой плоскости. [26]
Почему происходит вращение плоскости качаний маятника. Если смотреть сверху ( скажем, с Полярной звезды) на Северный полюс, то вращение Земли совершается против часовой стрелки, так что наблюдателю на Земле, забравшемуся на лестницу у Северного полюса, казалось бы, что относительно него плоскость движения маятника вращается по часовой стрелке. [28]
Вектор v лежит в плоскости качаний маятника. [29]
Отсюда видно, что плоскость качания маятника вращается в сторону, противоположную вращению Земли, но с меньшей угловой скоростью. [30]