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傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

1851年1月3日,法国物理学家傅科设计了一个大摆证实了地球的自转。

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摆动福柯傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

福柯用的摆长67米,摆是一个质量28公斤的铁球。在重力和吊线张力的作用下,它在垂直位置附近振动。福柯的实验直接验证了地球自转,因此被授予荣誉骑士勋章五枚。

傅科(18191868) 法国物理学家。1819年9月18日生于巴黎,1868年2月11日卒于巴黎。

为了证明地球在自转陀螺仪,法国物理学家傅科于1851年做了一次成功的摆动实验,傅科摆由此而得名。实验是在法国巴黎万神殿的最高穹顶下进行的,悬挂点是专门为减小摩擦而设计的。这个钟摆有很大的惯性和动量,所以基本上不受地球自转的影响而自己摆动,摆动时间很长。

钟摆下面是一个巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘的时候,摆锤上的指针就会在沙盘上留下一条移动的轨迹。按照日常生活的经验,这个硕大无比的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。该实验被评为“物理最美实验”之一。

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傅科摆实验傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

在福柯摆试验中,可以看到摆动平面缓慢顺时针旋转,摆动方向不断变化。通过对这一现象的分析,不受摆面方向外力的影响。根据惯性定律,摆动的空间方向不会改变,所以可以知道这种摆动方向的变化,是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果,地球上的观察者看到相对运动现象,从而有力地证明了地球是在自转。

福柯摆的位置不同,摆的情况也不同。在北半球,摆动平面顺时针旋转;在南半球,摆动平面逆时针旋转。而且纬度越高,转速越快。赤道处的钟摆几乎不旋转,两极一转的周期是一个恒星日(23小时56分4秒),简单计算可以认为是24小时。福柯摆摆动平面的偏转角可以用公式=15 tsin计算,单位为度。公式中,代表当地地理纬度,t为偏转所用时间,单位为小时。因为地球自转的角速度等于1小时15,所以换算公式中乘以15。

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是一个傅科摆实验证明了什么(傅科摆实验怎么做)

傅科摆实验的第二年,即1852年,他制造出了回转仪(陀螺仪)——也就是现代航空、军事领域使用的惯性制导装置的前身。

陀螺仪的原理是旋转物体的转轴所指向的方向在不受外力作用时不会改变。20世纪70年代以来,陀螺仪取得了长足的进步,光纤陀螺仪和激光谐振陀螺仪相继问世。这些现代陀螺仪具有结构紧凑、灵敏度高、工作可靠的优点,在许多领域完全取代了传统的机械陀螺仪,成为现代导航仪器的关键部件。

他还测量了光速,发现了涡流。月球上有一个以他命名的陨石坑。福柯的“知识产权”哲学也有很大影响。

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