Pranešimas apie Foucault švytuoklę. Izaoko katedra

Gorbacevičius S.A. Foucault švytuoklė. Istorinė, iliustracinė ir demonstracinė medžiaga temai „Mechaniniai virpesiai ir bangos“ // Fizika: išdėstymo problemos. - 2010. - Nr.1. - P. 58-61. – Autorinė versija.

Specialiu susitarimu su FPV žurnalo redaktoriais ir autoriumi

Foucault švytuoklė

Foucault švytuoklė yra švytuoklė, naudojama eksperimentiškai parodyti kasdienį Žemės sukimąsi.

Foucault, Jeanas Bernardas Leonas.

1851 m. sausio 3 d. Jeanas Bernardas Leonas Foucault atliko sėkmingą eksperimentą su švytuokle, kuri vėliau gavo jo vardą. Eksperimentui buvo pasirinktas Paryžiaus panteonas, kuriame galima sutvirtinti 67 metrų ilgio švytuoklės siūlą. Prie plieninės vielos sriegio galo buvo pritvirtintas 28 kilogramus sveriantis ketaus rutulys. Prieš paleidimą kamuolys buvo perkeltas į šoną ir surištas plona virvele, apjuosiančia kamuolį išilgai pusiaujo. Po švytuokle buvo padaryta apvali platforma, kurios pakraščiu buvo pilamas smėlio ritinys. Vienas pilnas švytuoklės siūbavimas truko 16,4 sekundės, o su kiekvienu siūbavimu po švytuoklės rutuliu pritvirtintas antgalis smėlyje nubrėžė naują liniją, aiškiai parodydamas po ja esančios platformos sukimąsi, taigi ir visą Žemę.

Eksperimentas pagrįstas švytuoklės savybe išlaikyti savo svyravimo plokštumą, nepaisant atramos, prie kurios pakabinama svyruoklė, sukimosi. Su Žeme besisukantis stebėtojas mato laipsnišką švytuoklės svyravimo krypties pasikeitimą aplinkinių žemiškų objektų atžvilgiu.

Atliekant praktinius eksperimentus su Foucault švytuokle, svarbu pašalinti priežastis, trukdančias laisvai siūbuoti. Šiuo tikslu jie daro jį labai ilgą, o gale yra sunki ir simetriška apkrova. Švytuoklė turi turėti vienodą galimybę siūbuoti į visas puses ir būti gerai apsaugota nuo vėjo. Švytuoklė montuojama arba ant kardaninės jungties, arba ant horizontalaus rutulinio guolio, kuris sukasi kartu su švytuoklės svyravimo plokštuma. Švytuoklės paleidimas be šoninio stūmimo turi didelę reikšmę eksperimento rezultatams. Pirmą kartą viešai demonstruojant Foucault eksperimentą Panteone, švytuoklė buvo surišta špagatu būtent šiam tikslui. Kai surišta švytuoklė visiškai pailsėjo, virvė buvo sudeginta ir pradėjo judėti.

Kadangi Panteone švytuoklė vieną pilną siūbavimą padarė per 16,4 s, greitai paaiškėjo, kad švytuoklės plokštuma grindų atžvilgiu sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Su kiekvienu paskesniu siūbavimu metalinis antgalis nušlavė smėlį maždaug 3 mm atstumu nuo ankstesnės vietos. Per valandą siūbavimo plokštuma pasisuko daugiau nei 11° pagal laikrodžio rodyklę, maždaug per 32 valandas padarė pilną apsisukimą ir grįžo į ankstesnę padėtį. Dėl šio įspūdingo pasirodymo publika buvo tiesiog isteriška; jiems atrodė, kad po kojomis jie jaučia Žemės sukimąsi.

Norėdami sužinoti, kodėl švytuoklė taip elgiasi, apsvarstykite smėlio žiedą. Šiaurinis žiedo taškas yra 3 m atstumu nuo centro, o atsižvelgiant į tai, kad Panteonas yra 48°51" šiaurės platumos, ši žiedo dalis yra 2,3 m arčiau žemės ašies nei centras. Todėl, kai Žemė sukasi 360° per 24 valandas šiaurinis žiedo kraštas judės mažesnio spindulio ratu nei centras, o per parą nuvažiuos 14,42 m mažiau, todėl šių taškų greičių skirtumas yra 1 cm/min Lygiai taip pat pietinis žiedo kraštas juda 14,42 m per dieną, arba 1 cm/min, greičiau nei žiedo centras, jungianti šiaurinį ir pietinį žiedo tašką visada lieka nukreipta iš šiaurės į pietus.

Prie Žemės pusiaujo tokios mažos erdvės šiaurinis ir pietinis galai būtų vienodu atstumu nuo žemės ašies ir todėl judėtų tokiu pat greičiu. Todėl Žemės paviršius nesisuktų aplink vertikalią stulpą, stovintį ties pusiauju, o Fuko švytuoklė siūbuotų pagal tą pačią liniją. Svyravimo plokštumos sukimosi greitis būtų lygus nuliui, o visiško apsisukimo laikas būtų be galo ilgas. Jei švytuoklė būtų sumontuota tiksliai ant vieno iš geografinių ašigalių, paaiškėtų, kad svyravimo plokštuma kas valandą pasisuka lygiai 15° ir per 24 valandas apsisuka 360° (Žemės paviršius sukasi 360° per dieną aplink žemės ašį).

Visose kitose platumose Foucault efektas pasireiškia įvairiais laipsniais, jo poveikis tampa vis ryškesnis artėjant prie ašigalių.

Paryžius. Panteonas. Foucault švytuoklė

Ilgiausias siūlas – 98 metrai – buvo prie Fuko švytuoklės, esančios Sankt Peterburgo Šv.Izaoko katedroje. Švytuoklė buvo nuimta 1992 m., nes neatitiko pastato paskirties.

Dabar Rusijos šiaurės vakaruose yra tik viena Fuko švytuoklė – Sankt Peterburgo planetariume. Jo sriegio ilgis yra mažas - apie 8 metrus, tačiau tai nesumažina aiškumo. Ši planetariumo ekspozicija nuolat domisi įvairaus amžiaus lankytojais.

Fuko švytuoklė, šiuo metu įsikūrusi Jungtinių Tautų Generalinės Asamblėjos pastato Niujorke lankytojų fojė, yra Nyderlandų vyriausybės dovana.

Ši švytuoklė yra 200 svarų paauksuotas rutulys, 12 colių skersmens, iš dalies užpildytas variu ir pakabintas ant nerūdijančio plieno vielos nuo lubų virš iškilmingų laiptų 75 pėdų atstumu nuo grindų. Viršutinis vielos galas tvirtinamas universalia jungtimi, kuri leidžia švytuoklei laisvai siūbuoti bet kurioje vertikalioje plokštumoje. Kiekvieną kartą, kai rutulys svyruoja, jis pereina per iškilų metalinį žiedą, kuriame yra elektromagnetas, todėl rutulio viduje esančiame varyje indukuojama elektros srovė. Ši sąveika suteikia reikiamos energijos trinčiai ir oro pasipriešinimui įveikti bei užtikrina, kad švytuoklė svyruotų tolygiai.

2004 metų rugsėjį Baltarusijos valstybiniame Pedagoginiame universitete, pavadintame Tanko vardu, buvo atidaryta unikali mūsų šalies mokslo ir kultūros struktūra - Fuko švytuoklė. Šventėje dalyvavo Minsko ir Slucko metropolitas Filaretas, visos Baltarusijos patriarchalinis eksarchas, universiteto dėstytojai, fizikai, studentai.

Fuko švytuoklė – tai 7,5 metro aukščio tetraedrinė stiklo piramidė, kurios viduje ant plieninės vielos pakabintas 27 kilogramus sveriantis rutulys. Specialus magnetas, paleidžiantis švytuoklę, buvo pagamintas Kalugoje. Visa vibracijos amplitudė yra 2,5 metro.

Žemėje esantis ir su ja besisukantis stebėtojas pastebės, kad švytuoklės svyravimo plokštuma lėtai pasisuka Žemės atžvilgiu priešinga mūsų planetos sukimuisi kryptimi. Minsko platumoje, siderinės dienos metu, švytuoklė apibūdina 290 laipsnių lanką, tai yra, ji juda 12 laipsnių per valandą (stulpuose švytuoklės svyravimo plokštuma kiekvieną dieną daro pilną apsisukimą). Fuko švytuoklė Minsko pedagoginiame universitete yra pirmoji mūsų šalyje ir trečia NVS šalyse (tokių konstrukcijų yra ir Sankt Peterburgo bei Smolensko planetariumuose). Pasaulyje yra apie dvidešimt tokių įrenginių, įskaitant JAV, Prancūziją, Rumuniją, Australiją, Kuveite.

Ar galima tokią konstrukciją pasigaminti patiems, naudojant paprastus, prieinamus rekvizitus, nedidelėje laboratorijoje ar namuose?

Foucault švytuoklės modeliai

Siūlau du variantus: mechaninius ir elektromechaninius Foucault švytuoklės modelius.

Mechaninis modelis

Norint parodyti patirtį, reikalingos šios medžiagos:

• kamštiena – 1 vnt.;
• smeigtukas – 2 vnt.;
• šakutė – 3 vnt.;
• lėkštė – 1 vnt.;
• krovinys (obuolių arba bulvių) – 1 vnt.;
• siūlai;
• druskos.

Gamyba:

• piramidei statyti naudokite kamštį ir šakutes;
• Naudodami siūlą ir kaiščius pritvirtinkite svorį prie kamščio apačios;
• padėkite piramidę ant lėkštės, o apatinis kaištis neturėtų liesti dugno;
• Pabarstykite druska palei lėkštės dugno kraštą piliakalnio formos apskritimu.

FOUCAULT švytuoklė, prietaisas, aiškiai demonstruojantis Žemės sukimąsi. Jo išradimas priskiriamas J. Foucault (1819–1868). Iš pradžių eksperimentas buvo vykdomas siaurame rate, bet L. Bonaparte'as (kuris vėliau tapo Prancūzijos imperatoriumi Napoleonu III) taip susidomėjo, kad pakvietė Foucault viešai pakartoti jį plačiu mastu po Panteono kupolu m. Paryžius. Ši vieša demonstracija, surengta 1851 m., paprastai vadinama Foucault eksperimentu.

Po pastato kupolu Foucault pakabino 28 kg sveriantį metalinį rutulį ant 67 m ilgio plieninės vielos, kitaip nei laikrodžio švytuoklė, galinti siūbuoti tik vienoje plokštumoje, Fuko švytuoklės viršutinis vielos galas buvo pritvirtintas tokiu būdu. taip, kad jis galėtų vienodai laisvai siūbuoti į visas puses. Po švytuokle buvo padaryta apvali 6 m spindulio tvora, kurios centras buvo tiesiai po pakabos tašku. Ant tvoros buvo pilamas smėlis, kad su kiekvienu siūbavimu po švytuoklės kamuoliuku pritvirtintas metalinis antgalis galėtų jį nušluoti savo kelyje. Kad švytuoklė būtų paleista be šoninio stūmimo, ji buvo paimta į šoną ir surišta virve. Po to, kai švytuoklė, po to, kai buvo pririšta, visiškai pailsėjo, virvė buvo sudeginta ir švytuoklė pradėjo judėti.

Tokio ilgio švytuoklė vieną pilną siūbavimą padaro per 16,4 s, o netrukus paaiškėjo, kad švytuoklės svyravimo plokštuma grindų atžvilgiu sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Su kiekvienu paskesniu siūbavimu metalinis antgalis nušlavė smėlį maždaug 3 mm atstumu nuo ankstesnės vietos. Per valandą siūbavimo plokštuma apsisuko daugiau nei 11°, o maždaug per 32 valandas padarė pilną apsisukimą ir grįžo į ankstesnę padėtį. Dėl šio įspūdingo pasirodymo publika buvo tiesiog isteriška; jiems atrodė, kad po kojomis jie jaučia Žemės sukimąsi.

Norėdami sužinoti, kodėl švytuoklė taip elgiasi, apsvarstykite smėlio žiedą. Šiaurinis žiedo taškas yra 3 m atstumu nuo centro, o atsižvelgiant į tai, kad Panteonas yra 48°51º šiaurės platumos, ši žiedo dalis yra 2,3 m arčiau žemės ašies nei centras. Todėl per 24 valandas Žemei apsisukus 360°, šiaurinis žiedo kraštas judės mažesnio spindulio nei centras apskritimu ir per parą nukeliaus 14,42 m mažiau. Todėl greičio skirtumas tarp šių taškų yra 1 cm/min. Taip pat pietinis žiedo kraštas pasislenka 14,42 m per dieną arba 1 cm/min greičiau nei žiedo centras. Dėl šio greičio skirtumo linija, jungianti šiaurinį ir pietinį žiedo taškus, visada išlieka nukreipta iš šiaurės į pietus.

Prie Žemės pusiaujo tokios mažos erdvės šiaurinis ir pietinis galai būtų vienodu atstumu nuo žemės ašies ir todėl judėtų tokiu pat greičiu. Todėl Žemės paviršius nesisuktų aplink vertikalią stulpą, stovintį ties pusiauju, o Fuko švytuoklė siūbuotų pagal tą pačią liniją. Svyravimo plokštumos sukimosi greitis būtų lygus nuliui, o visiško apsisukimo laikas būtų be galo ilgas. Jei švytuoklė būtų sumontuota tiksliai ant vieno iš geografinių ašigalių, paaiškėtų, kad svyravimo plokštuma kas valandą pasisuka lygiai 15° ir per 24 valandas apsisuka 360° (Žemės paviršius sukasi 360° per dieną aplink žemės ašį).

: po Panteono kupolu jis ant 67 m ilgio plieninės vielos pakabino 28 kg sveriantį metalinį rutulį su prie jo pritvirtintu smaigaliu, švytuoklės laikiklis leido jam laisvai svyruoti į visas puses, apvali tvora, kurios skersmuo 6 metrai buvo padaryti po tvirtinimo tašku, tvoros tako pakraščiu buvo pilamas smėlis taip, kad švytuoklė, judėdama, galėtų įbrėžti žymes smėlyje, ją kertant. Kad būtų išvengta šoninio stūmimo paleidžiant švytuoklę, ji buvo paimta į šoną ir surišta virve, po to virvė buvo sudeginta.

Švytuoklės svyravimo laikotarpis su tokiu pakabos ilgiu buvo 16,4 sekundės, su kiekvienu svyravimu nuokrypis nuo ankstesnės smėlio tako sankirtos buvo ~3 mm, per valandą švytuoklės svyravimo plokštuma pasisuko daugiau nei 11° pagal laikrodžio rodyklę. , tai yra, maždaug per 32 valandas jis atliko pilną apsisukimą ir grįžo į ankstesnę padėtį.

Eksperimento fizika

• Izaoko katedroje Leningrade Fuko švytuoklė buvo paleista naktį iš 1931 metų balandžio 11-osios į 12-ąją. Tada tai buvo vadinama mokslo triumfu prieš religiją. Tačiau bažnyčios atstovai pažymėjo, kad ši patirtis jokiu būdu nepaneigia Dievo egzistavimo dogmos. Parodos Šv. Izaoko katedroje kuratorius Sergejus Okunevas tai pakomentavo:

Taip pat žr

Nuorodos

Pastabos

Wikimedia fondas.

2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Foucault Pendulum“ kituose žodynuose:

FUKAULT švytuoklę – sunkaus metalo sferinį (arba disko formos) objektą, pakabintą ant ilgos plonos vielos, pirmą kartą panaudojo Jeanas FOUCAULT, kad pademonstruotų Žemės sukimąsi. Kadangi Žemė sukasi aplink savo ašį, plokštuma... ...

Pietiniame Žemės pusrutulyje esantis Foucault švytuoklės modelis yra švytuoklė, naudojama kasdieniniam Žemės sukimuisi parodyti. Turinys 1 Foucault eksperimentas ... Vikipedija Prietaisas, kuris aiškiai parodo Žemės sukimąsi. Jo išradimas priskiriamas J. Foucault (1819 1868). Iš pradžių eksperimentas buvo vykdomas siaurame rate, bet L. Bonaparte'as (vėliau tapęs Prancūzijos imperatoriumi Napoleonu III) taip susidomėjo, kad... ...

Collier enciklopedija Foucault švytuoklė

- Fuko švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Fuko švytuoklė vok. Foucaultsches Pendel, n rus. Fuko švytuoklė, m pranc. pendule de Foucault, m … Fizikos terminų žodynas

Fuko švytuoklė: Fuko švytuoklė yra švytuoklė, naudojama kasdieniniam Žemės sukimuisi eksperimentiškai parodyti. Foucault švytuoklė yra antrasis Umberto Eco romanas (1988) ... Wikipedia

Apie matematinę švytuoklę žr. Foucault švytuoklę. Foucault švytuoklė Il pendolo di Foucault ... Wikipedia Švytuoklė, bet koks kūnas, pakabintas bet kuriame taške taip, kad jis svyruotų, apibūdinantis apskritimo lanką. Paprasta arba matematinė švytuoklė susideda iš mažos, sunkios apkrovos, pakabintos ant sriegio arba ant lengvo, standaus strypo....

Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas
FOUCAULT SVYDUOKLIS

Po pastato kupolu Foucault pakabino 28 kg sveriantį metalinį rutulį ant 67 m ilgio plieninės vielos, kitaip nei laikrodžio švytuoklė, galinti siūbuoti tik vienoje plokštumoje, Fuko švytuoklės viršutinis vielos galas buvo pritvirtintas tokiu būdu. taip, kad jis galėtų vienodai laisvai siūbuoti į visas puses. Po švytuokle buvo padaryta apvali 6 m spindulio tvora, kurios centras buvo tiesiai po pakabos tašku. Ant tvoros buvo pilamas smėlis, kad su kiekvienu siūbavimu po švytuoklės kamuoliuku pritvirtintas metalinis antgalis galėtų jį nušluoti savo kelyje. Kad švytuoklė būtų paleista be šoninio stūmimo, ji buvo paimta į šoną ir surišta virve. Po to, kai švytuoklė, po to, kai buvo pririšta, visiškai pailsėjo, virvė buvo sudeginta ir švytuoklė pradėjo judėti. Tokio ilgio švytuoklė vieną pilną siūbavimą padaro per 16,4 s, o netrukus paaiškėjo, kad švytuoklės svyravimo plokštuma grindų atžvilgiu sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Su kiekvienu paskesniu siūbavimu metalinis antgalis nušlavė smėlį maždaug 3 mm atstumu nuo ankstesnės vietos. Per valandą siūbavimo plokštuma apsisuko daugiau nei 11°, o maždaug per 32 valandas padarė pilną apsisukimą ir grįžo į ankstesnę padėtį. Dėl šio įspūdingo pasirodymo publika buvo tiesiog isteriška; jiems atrodė, kad po kojomis jie jaučia Žemės sukimąsi. Norėdami sužinoti, kodėl švytuoklė taip elgiasi, apsvarstykite smėlio žiedą. Šiaurinis žiedo taškas yra 3 m atstumu nuo centro, o atsižvelgiant į tai, kad Panteonas yra 48°51" šiaurės platumos, ši žiedo dalis yra 2,3 m arčiau žemės ašies nei centras. Todėl, kai Žemė sukasi 360° per 24 valandas šiaurinis žiedo kraštas judės mažesnio spindulio ratu nei centras, o per parą nuvažiuos 14,42 m mažiau, todėl šių taškų greičių skirtumas yra 1 cm/min Lygiai taip pat pietinis žiedo kraštas juda 14,42 m per dieną, arba 1 cm/min, greičiau nei žiedo centras, jungianti šiaurinį ir pietinį žiedo tašką visada lieka nukreipta iš šiaurės į pietus.

Collier enciklopedija. – Atvira visuomenė. 2000 .

Pažiūrėkite, kas yra „FOUCAULT PENDULUM“ kituose žodynuose:

Pažiūrėkite, kas yra „Foucault Pendulum“ kituose žodynuose:

Apie Umberto Eco romaną žr. Foucault švytuoklę (romanas). Pietiniame Žemės pusrutulyje esančios Fuko švytuoklės modelis. Animacijoje parodyta judėjimo trajektorija atitinka atvejį, kai švytuoklė pajuda trumpai paspaudus iš... ... Vikipedijos

FUKAULT švytuoklę – sunkaus metalo sferinį (arba disko formos) objektą, pakabintą ant ilgos plonos vielos, pirmą kartą panaudojo Jeanas FOUCAULT, kad pademonstruotų Žemės sukimąsi. Kadangi Žemė sukasi aplink savo ašį, plokštuma... ...

Collier enciklopedija Foucault švytuoklė

- Fuko švytuoklė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Fuko švytuoklė vok. Foucaultsches Pendel, n rus. Fuko švytuoklė, m pranc. pendule de Foucault, m … Fizikos terminų žodynas

Fuko švytuoklė: Fuko švytuoklė yra švytuoklė, naudojama kasdieniniam Žemės sukimuisi eksperimentiškai parodyti. Foucault švytuoklė yra antrasis Umberto Eco romanas (1988) ... Wikipedia

Apie matematinę švytuoklę žr. Foucault švytuoklę. Foucault švytuoklė Il pendolo di Foucault ... Wikipedia Švytuoklė, bet koks kūnas, pakabintas bet kuriame taške taip, kad jis svyruotų, apibūdinantis apskritimo lanką. Paprasta arba matematinė švytuoklė susideda iš mažos, sunkios apkrovos, pakabintos ant sriegio arba ant lengvo, standaus strypo....

Švytuoklė, švytuoklė, žmogau. 1. Siūbuojantis sunkus kūnas ant strypo, viršutiniame gale pritvirtintas prie fiksuoto taško. Laikrodis su švytuokle. Foucault švytuoklė. Fizinė švytuoklė (materiali, esminė, priešingai nei matematinė; žr. toliau; fizinė). ||… … Ušakovo aiškinamasis žodynas

– (Foucault) Jeanas Bernardas Leonas (1819 m. 68 m.), prancūzų gydytojas ir fizikas, GIROSKOPO išradėjas. Naudodamas švytuoklę (FOUCAULT PENDULUM) jis įrodė, kad Žemė sukasi aplink savo ašį. Jis sukūrė absoliutaus šviesos greičio matavimo metodą ir 1850 m., išmatuodamas jį... Švytuoklė, bet koks kūnas, pakabintas bet kuriame taške taip, kad jis svyruotų, apibūdinantis apskritimo lanką. Paprasta arba matematinė švytuoklė susideda iš mažos, sunkios apkrovos, pakabintos ant sriegio arba ant lengvo, standaus strypo....

Koževnikovas Jevgenijus

Šio darbo tikslas – susisteminti surinktą informaciją ir sukurti Fuko švytuoklės demonstracinę instaliaciją darbalaukyje.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Regioninis jaunųjų mokslininkų konkursas „Žingsnis į ateitį“

Tema: „Fuko švytuoklė“

Užbaigta:

Koževnikovas Jevgenijus Aleksandrovičius

9 „B“ klasės MBOU „Vidurinė mokykla Nr. 6“

Prižiūrėtojas:

Davydova Irina Nikolaevna

Fizikos mokytojas MBOU "Vidurinė mokykla Nr. 6"

Kolchugino

2012

3 įvadas

1.1. Fuko švytuoklės sukūrimo istorija 3

1.2. 5 Foucault eksperimentas

1.2.1. Patirties demonstravimas 5

1.2.2. Švytuoklės veikimo principas 6

1.3. J.B.L. biografija. Foucault 6

1.4. Veikiančios Foucault švytuoklės 7

1.4.1. Švytuoklės veikimo Rusijoje ir NVS šalyse 7

1.4.2. Švytuoklės kitose šalyse 9

1.5. Įdomūs faktai 11

2. Praktinė dalis 11

2.1. Švytuoklės modeliai, kuriuos galite pasigaminti patys 11

2.2. Konkursui pateiktas švytuoklės modelis 13

14 išvada

Literatūra 15

Įvadas

Apie Foucault švytuoklės egzistavimą sužinojau iš 9 klasės fizikos kurso (tema „Svyravimai ir bangos“). Ir tada pažiūrėjau televizijos laidą „Galileo“, kurioje pamačiau programos meistrų pagamintą švytuoklės modelį. Ir nusprendžiau pažiūrėti, ar galėčiau pats pagaminti tokį veikiantį modelį. Tam rinkau ir studijavau informaciją iš įvairių šaltinių: knygų, žiniasklaidos, interneto. Medžiaga buvo tokia įdomi, kad nusprendžiau ją susisteminti ir pati pasidaryti maketą.

Šio darbo tikslas – susisteminti surinktą informaciją ir sukurti darbalaukio demonstracinę švytuoklės instaliaciją. Darbe pateikiau medžiagą apie švytuoklės sukūrimo istoriją, pirmąjį jos demonstravimą, veikimo principą, apie įvairių tipų švytuoklės modelius, sukurtus visame pasaulyje, o žiuri svarstyti siūlau švytuoklės pagamintą modelį. aš pats.

Savo darbus pristačiau fizikos pamokoje prieš kurso draugus bei mokyklos mokslinėje praktinėje konferencijoje „Atradimų keliai“ ir gavau sertifikatą už laimėjimą „Taikomosios fizikos“ kategorijoje.

1.1 Fuko švytuoklės sukūrimo istorija

Pasirodo, ne tik Galilėjus mėgo stebėti, kaip katedroje siūbuoja lempos. Šią aistrą jis perdavė savo mokiniui Vincenzo Viviani. 1660 m., skirtingai nei Galilėjus, jis atkreipė dėmesį į kitą švytuoklės svyravimo ant ilgo siūlo ypatybę.

Pasirodo, jų siūbavimo plokštuma nuolat nukrypsta, ir visada ta pačia kryptimi – pagal laikrodžio rodyklę, jei į švytuoklę žiūrite iš viršaus į apačią. O 1664 metais mokslininkas iš Padujos miesto Giovanni Poleni šį nuokrypį susiejo su Žemės sukimu – sakoma, Žemė sukasi, bet švytuoklės svyravimo plokštuma išlieka ta pati. Taigi žmonės, stovintys Žemėje, tai pastebi kaip švytuoklės svyravimo plokštumos nuokrypį.

Tačiau pasirodo, kad šią švytuoklės savybę žinojo ir visur buvę senoliai. Iš tiesų, nauja yra gerai pamiršta sena. Apie tai savo „Gamtos istorijoje“ rašė romėnų mokslininkas Plinijus Vyresnysis, gyvenęs I amžiuje. n. e.: „Kompasą galima sutvarkyti ir be magneto. Norėdami tai padaryti, turite paimti švytuoklę ir priversti ją pasisukti tam tikra kryptimi. Laivui pasisukus, švytuoklė sūpuodama išlaikys jam duotą kryptį“ (1 pav.).

Ryžiai. 1. Plinijaus Vyresniojo kompasas laive Pav. 2. Strypas, prispaustas besisukančioje

Patronas, nekeičia svyravimų plokštumos

Reikia pasakyti, kad kai kas Plinijaus patarimuose kelia abejonių. Pirma, Plinijus negalėjo žinoti apie kompasą Europoje, apie jį sužinojo daug vėliau, bent jau suteikė jam tokį pavadinimą. Tiek daug to, kas priskiriama Plinijui, galėjo prisidėti ir jo kūrinių vertėjas iš lotynų kalbos XVIII amžiuje. Antra, neįmanoma, kad švytuoklė taip ilgai nekeistų savo svyravimų plokštumos, kad jos pakaba būtų ideali, o aplink jį esantis oras sukels trukdžius. Ir trečia, pats Žemės sukimasis „nukreips“ švytuoklės svyravimo plokštumą taip, kad laivas „eina“ ratu. Tačiau vienaip ar kitaip Plinijus pastebėjo, kad švytuoklė išlaiko savo siūbavimo plokštumą. Ir šią savybę puikiai panaudojo prancūzų mokslininkas Jeanas Bernardas Leonas Foucault (1819-1868), kurdamas savo garsiąsias švytuokles. Nuo vaikystės Foucault nemėgo mokytis, jam buvo sunku. Bet jis turėjo auksines rankas – gamino žaislus, instrumentus, pats pasistatė garo mašiną, puikiai dirbo tekinimo staklėmis.

Foucault kartą pastebėjo, kad jei ilgą elastingą plieninį strypą įsprausite į mašinos griebtuvą ir priversite jį vibruoti (2 pav.), svyravimų plokštuma nepasikeis net ir greitai sukant griebtuvą. Susidomėjęs šiuo reiškiniu, Foucault iš pradžių ėmė stebėti to paties strypo elgesį besisukančioje kasetėje, o paskui patogumo dėlei nusprendė jį pakeisti švytuokle.

Foucault savo pirmuosius eksperimentus su švytuokle atliko savo namo Paryžiuje rūsyje. Jis prie rūsio skliauto viršaus pritvirtino dviejų metrų ilgio grūdintą plieninę vielą ir nuo jos pakabino penkis kilogramus sveriantį žalvarinį rutulį. Paėmęs kamuolį į šoną, pritvirtinęs siūlu prie vienos iš sienų, Foucault sudegino siūlą, suteikdamas švytuoklei galimybę laisvai siūbuoti. Ir per pusvalandį jis tapo Žemės sukimosi liudininku.

Tai įvyko 1851 m. sausio 8 d. O po kelių dienų Foucault pakartojo savo patirtį Paryžiaus observatorijoje jos direktoriaus, garsaus prancūzų mokslininko Arago, prašymu. Šį kartą vielos ilgis buvo jau 11 m, o švytuoklės svyravimo plokštumos nuokrypis buvo dar labiau pastebimas.

Visur buvo kalbama apie Foucault patirtį. Kiekvienas norėjo savo akimis pamatyti Žemės sukimąsi. Tai pasiekė tašką, kad Prancūzijos prezidentas, princas Louisas Napoleonas nusprendė surengti šį tikrai milžiniško masto eksperimentą, kad jį pademonstruotų viešai. Foucault buvo suteiktas Paryžiaus Panteono pastatas, kurio kupolo aukštis 83 m.

1.2. Foucault patirtis

1.2.1. Patirties demonstravimas

Pirmą viešą demonstraciją Jeanas Foucault surengė 1851 m. Paryžiaus Panteone (3 pav.): po Panteono kupolu jis ant 67 m ilgio plieninės vielos pakabino 28 kg sveriantį metalinį rutulį su antgaliu. svyruoklė leido laisvai svyruoti į visas puses, po tvirtinimo tašku buvo padaryta apvali 6 metrų skersmens tvora, palei tvoros kraštą supiltas smėlio takas, kad švytuoklė judėtų. , kirsdamas smėlyje galėjo piešti žymes. Kad būtų išvengta šoninio stūmimo paleidžiant švytuoklę, ji buvo paimta į šoną ir surišta virve, po to virvė buvo sudeginta.

Švytuoklės svyravimo laikotarpis su tokiu pakabos ilgiu buvo 16,4 sekundės, su kiekvienu svyravimu nuokrypis nuo ankstesnės smėlio tako sankirtos buvo ~3 mm, per valandą švytuoklės svyravimo plokštuma pasisuko daugiau nei 11° pagal laikrodžio rodyklę. , tai yra, maždaug per 32 valandas jis atliko pilną apsisukimą ir grįžo į ankstesnę padėtį.

1.2.2. Švytuoklės veikimo principas

Foucault švytuoklės veikimo principas yra tas, kad kiekvienam svyravimui ji nukrypsta nuo tam tikros trajektorijos dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį . Kuo didesnė švytuoklė, tuo labiau pastebimas nukreipimo efektas. Jei pradeda suktis darbinė švytuoklė, tiksliau – rėmas, tai švytuoklė išlaiko savo padėtį, tas pats atsitinka ir su Žeme, ji sukasi po švytuokle ir atrodo, kad švytuoklė keičia savo svyravimų kryptį, bet iš tikrųjų švytuoklė tiesiog išlaiko savo padėtį, o Žemė sukasi. Kadangi švytuoklė nėra tvirtai prijungta prie rėmo, rėmas sukasi kartu su žeme, o švytuoklė išlaiko savo padėtį.

1.3. J.B.L. biografija. Foucault

FOUCAULT Jeanas Bernardas Leonas (1819-1868), prancūzų fizikas, garsėjęs savo optikos ir mechanikos eksperimentais. Gimė 1819 m. rugsėjo 18 d. Paryžiuje. Pradinį išsilavinimą įgijo namuose. Tėvo primygtinai reikalaujant, jis studijavo mediciną, bet susidomėjo eksperimentine fizika. Nuo 1845 m. – laikraščio „Diskusijų žurnalas“ („Journal des Dbats“) mokslinis apžvalgininkas, nuo 1855 m. – Paryžiaus observatorijos darbuotojas, nuo 1862 m. – Ilgumų biuro narys. Pagrindiniai tyrimai susiję su optika, mechanika, elektromagnetizmu. Kartu su A. Fizeau jis atliko ne vieną optinį tyrimą, iš kurių garsiausias buvo šviesos trukdžių su dideliu kelio skirtumu stebėjimas. 1849-1850 m. jis matavo šviesos greitį ore ir vandenyje, naudodamas greitai besisukantį veidrodį. Šie lyginamieji matavimai galiausiai patvirtino šviesos banginį pobūdį. 1851 m., naudodamas švytuoklę (Foucault švytuoklę), jis pademonstravo Žemės sukimąsi aplink savo ašį. 1852 m. jis išrado giroskopą, dabar plačiai naudojamą technologijose ir navigacijoje. 1855 m. jis atrado laidžios medžiagos kaitinimą sūkurinėmis indukcijos srovėmis (Foucault srovėmis) ir pasiūlė būdą jas sumažinti. Jis sukūrė precizinį metodą, kaip gaminti veidrodžius dideliems atšvaitams ir pasiūlė naudoti lengvesnius ir pigesnius stiklinius veidrodžius, padengtus sidabro plėvele, o ne metalinius. Kiti Foucault išradimai apėmė automatinį lankinės lempos šviesos reguliatorių, fotometrą ir poliarizacinę prizmę, tinkančią naudoti UV srityje. Foucault buvo Londono karališkosios draugijos, Berlyno mokslų akademijos narys; Už mokslinius pasiekimus apdovanotas Copley medaliu.

1.4. Veikiančios Foucault švytuoklės

1.4.1. Veikiančios švytuoklės Rusijoje ir NVS šalyse

2011 m. vasario 24 d. pasirodė švytuoklės modelisKijevas. Jis sumontuotas (4 pav.). Bronzinis rutulys sveria 43 kilogramus, o sriegio ilgis – 22 metrai. Kijevo Foucault švytuoklė laikoma didžiausia NVS ir viena didžiausių Europoje.

Atidaryta 2011 m. birželio 12 dMaskvos planetariumas , kur sumontuota veikianti Fuko švytuoklė, kurios sriegio ilgis 16 metrų ir rutulio masė 50 kilogramų (5 pav.).

Atidaryta 2012 m. vasario 8 dNovosibirsko astrofizinis kompleksas , kuriame yra Foucault bokštas su švytuokle, kurios sriegis yra 15 metrų ilgio.

Galima įsigyti veikiančią Foucault švytuoklę, kurios sriegio ilgis yra 20 metrųSibiro federalinis universitetas (Krasnojarskas ).

Volgogrado planetariume galima įsigyti veikiančią Fuko švytuoklę, sveriančią 12 kilogramų, o sriegio ilgis – 8,5 metro.

Sankt Peterburgo planetariume šiuo metu yra veikianti Fuko švytuoklė. Jo sriegio ilgis – 8 metrai.