1樓:匿名使用者
受引力和吊線張力作用而在慣性空間固定平面內運動的擺。
為了證明地球在自轉,法國物理學家傅科(1819-1868)於2023年做了一次成功的擺動實驗,從而有力地證明了地球是在自轉,傅科擺由此而得名。傅科擺擺動平面偏轉的角度可用公式θ°=15°tsinφ來求,單位是度。傅科擺放置的位置不同,擺動情況也不同。
在傅科擺試驗中,人們看到,擺動過程中擺動平面沿順時針方向緩緩轉動,擺動方向不斷變化。分析這種現象,擺在擺動平面方向上並沒有受到外力作用,按照慣性定律,擺動的空間方向不會改變。
因而可知,這種擺動方向的變化,是由於觀察者所在的地球沿著逆時針方向轉動的結果,地球上的觀察者看到相對運動現象,從而有力地證明了地球是在自轉。
2樓:藍志厚子珍
傅科擺當通常,我們說「地球具有自轉」的時候,我們並沒有明確出它到底相對於什麼自轉。這是一個非常重要的問題,如果沒有參照物,談論運動是不可想象的。還沒有辦法在空間中打上一根釘子作為絕對的參照物,因此,我們只能依靠較遠的、看起來似乎是靜止的天體作為參照物。
事實上,那些天體也絕不是「空間中的釘子」,只不過因為它們實在太遙遠了,我們不妨——事實上恐怕也是唯一的選擇——把它們作為參照物。以遙遠的恆星作為參照物,一個物體不受外力作用的時候,將一直保持它的運動狀態。這也是牛頓第一定律的內容。
然在地球上和地球一起運動,但是傅科擺也在運動啊!擺是一種很有趣的裝置。給擺一個恰當的起始作用,它就會一直沿著某一方向,或者說某一平面運動。
如果擺的擺角小於5度的話,擺錘甚至可以視為做一維運動的諧振子。
現在,考慮一種簡單的情況,假如把傅科擺放置在北極點上,那麼會發生什麼情況呢?很顯然,地球在自轉——相對於遙遠的恆星自轉。同樣,由於慣性,傅科擺的擺錘相對於遙遠恆星的運動方向(平面)是不變的。
(你可以想象,有三顆遙遠的恆星確定了一個平面,而傅科擺恰好在這個平面內運動。由於慣性,當地球以及用來吊起擺錘的架子轉動的時候,擺錘仍然在那個平面內運動)那麼什麼情況發生了呢?你站在傅科擺附近的地球表面上,顯然會發現擺動的平面正在緩緩的轉動,它轉動的速度大約是鐘錶時針轉動速度的一半,也就是說,每小時傅科擺都會順時針轉過15度。
如果把傅科擺放置赤道上呢?那樣的話,我們將觀察不到任何轉動。把擺錘的運動看做一維諧振(單擺),由於它的運動方向與地軸平行,而地軸相對遙遠的恆星是靜止的,所以我們觀測不到傅科擺相對地面的轉動。
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