 | Маятник Фуко |  |
Возникновение вращения плоскости качания математического маятника вследствие суточного вращения Земли вокруг своей оси
Анимация Описание Маятник Фуко представляет собой массивный груз, подвешенный на проволоке или нити, верхний конец которой укреплён (например, с помощью карданного шарнира) так, что позволяет маятнику качаться в любой вертикальной плоскости. Если маятник Фуко отклонить от вертикали и отпустить без начальной скорости, то действующие на груз маятника силы тяжести и натяжения нити будут лежать всё время в плоскости качания маятника и не смогут вызвать ее вращения по отношению к звездам (к инерциальной системе отсчёта, связанной со звёздами). Наблюдатель, находящийся на Земле и вращающийся вместе с ней, будет видеть, что плоскость качаний маятника медленно поворачивается относительно земной поверхности в сторону, противоположную направлению вращения Земли (рис. 1). Схема движения маятника Фуко Рис. 1 Таким образом подтверждается факт суточного вращения Земли. На Северном или Южном полюсе плоскость качаний маятника Фуко совершит поворот на 360° за звездные сутки. В пункте земной поверхности, географическая широта которого равна j, плоскость горизонта вращается вокруг вертикали с угловой скоростью: w1 = w sin j, где w - угловая скорость вращения Земли. Здесь плоскость качания маятника вращается с той же угловой скоростью. Поэтому видимая угловая скорость вращения плоскости качаний маятника Фуко на широте j, выраженная в градусах за звездный час, имеет значение wм = 15° sin j, т. е. будет тем меньше, чем меньше j и на экваторе обращается в нуль (плоскость качаний не вращается). В Южном полушарии вращение плоскости качаний будет наблюдаться в сторону, противоположную наблюдаемой в Северном полушарии. Уточнённый расчет даёт значение: wм = 15°(1-3(A / l)2 /8) sin j, где A - амплитуда колебании груза маятника; l - длина нити. Добавочный член, уменьшающий угловую скорость, тем меньше, чем больше l. Поэтому для демонстраций опыта применяют маятники Фуко с возможно большей длиной нити (в несколько десятков метров). Временные характеристики Время инициации (log to от -3 до 1); Время существования (log tc от 1 до 15); Время деградации (log td от -3 до 3); Время оптимального проявления (log tk от -3 до -2). Диаграмма: 
Технические реализации эффекта Маятник Фуко Первый маятник, сооружённый французским физиком Ж. Б. Л. Фуко в Пантеоне в Париже в 1851 году, имел длину 67 м. Длина маятника Фуко в Исаакиевском соборе в С-Петурбурге равна 98 м. Применение эффекта Маятник Фуко используют для демонстраций, подтверждающих факт суточного вращения Земли. Литература  1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике.- М.: Наука, 1974.- С.942.
2. Горелик Г.С. Колебания.- М.: Гос. изд-во тех.-теор. лит., 1950.- С.551. 3. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики, Ч.1.- М.: Наука, 1972. |