Кожевников Евгений
Целью данной работы является систематизация собранной информации и создание настольной демонстрационной установки маятника Фуко.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Районный конкурс молодых исследователей «Шаг в будущее»
Тема: «Маятник Фуко»
Выполнил:
Кожевников Евгений Александрович
9 «Б» класс МБОУ «СОШ №6»
Руководитель:
Давыдова Ирина Николаевна
Учитель физики МБОУ «СОШ №6»
г. Кольчугино
2012
Введение 3
1.1. История создания маятника Фуко 3
1.2. Опыт Фуко 5
1.2.1. Демонстрация опыта 5
1.2.2. Принцип работы маятника 6
1.3. Биография Ж.Б.Л. Фуко 6
1.4. Действующие маятники Фуко 7
1.4.1. Действующие маятники в России и странах СНГ 7
1.4.2. Действующие маятники в других странах 9
1.5. Интересные факты 11
2. Практическая часть 11
2.1. Модели маятника, которые можно сделать самому 11
2.2. Модель маятника, представленная на конкурс 13
Заключение 14
Список литературы 15
Введение
О существовании маятника Фуко я узнал из курса физики 9 класса (тема «Колебания и волны»). А потом посмотрел телепередачу «Галилео», в которой я увидел модель маятника, изготовленного умельцами программы. И я решил проверить, смогу ли я сам изготовить подобную работающую модель. Для этого я собрал и изучил информацию из различных источников: книги, СМИ, Интернет. Материал был настолько интересный, что я решил его систематизировать и самому изготовить модель.
Целью данной работы является систематизация собранной информации и создание настольной демонстрационной установки маятника. В работе я изложил материал об истории создания маятника, его первой демонстрации, принципе работы, о различных видах моделей маятника, созданных по всему миру, и предлагаю на рассмотрение жюри модель маятника, сделанную своими руками.
Со своей работой я выступал на уроке физики перед одноклассниками и на школьной научно-практической конференции «Дорогами открытий» и был награжден грамотой за победу в номинации «Прикладная физика»
1.1 История создания маятника Фуко
Наблюдать за качаниями светильников в соборе, оказывается, любил не только Галилей. Эту страсть он передал и своему ученику Винченцо Вивиани. В 1660 г. в отличие от Галилея он обратил внимание на другую особенность колебаний маятника на длинной нити.
Оказывается, плоскость их качаний постоянно отклоняется, причем всегда в одну и ту же сторону – по часовой стрелке, если смотреть на маятник сверху вниз. А в 1664 г. ученый из города Падуи Джованни Полени связал это отклонение с вращением Земли – дескать, Земля вращается, а плоскость колебаний маятника как была, так и остается. Вот и наблюдается это стоящими на Земле людьми как отклонение плоскости качаний маятника.
Но оказывается, это свойство маятника было известно и вездесущим древним. Действительно, новое – это хорошо забытое старое. Вот что писал по этому поводу в своей «Естественной истории» римский ученый Плиний Старший, живший в I в. н. э.: «Есть возможность устроить компас без магнита. Для этого нужно взять маятник и заставить его качаться по определенному направлению. При поворотах корабля маятник будет сохранять в своих качаниях заданное ему направление» (рис. 1).
Рис. 1. Компас Плиния Старшего на корабле Рис. 2. Пруток, зажатый во вращающемся
Патроне, не меняет плоскость колебаний
Надо сказать, кое-что в совете Плиния вызывает сомнение. Первое – не мог Плиний знать про компас, в Европе про него узнали гораздо позже, по крайней мере дали это название. Так что многое, приписываемое Плинию, вполне мог внести от себя переводчик его трудов с латыни в XVIII в. Второе – невозможно, чтобы так долго маятник не изменял плоскости своих колебаний, его подвес сделать идеальным нельзя, да и воздух вокруг будет давать помехи. И третье – вращение Земли будет само «отклонять» плоскость колебаний маятника, так что корабль «заходит» по кругу. Но так или иначе, Плинием было замечено, что маятник сохраняет плоскость своих качаний. И это свойство блестяще применил французский ученый Жан Бернар Леон Фуко (1819-1868), создав свои знаменитые маятники. С детства Фуко учиться не любил, знания давались ему с трудом. Но руки у него были золотые – он мастерил игрушки, приборы, сам построил паровую машину, прекрасно работал на токарном станке.
Однажды Фуко заметил, что если зажать в патроне станка длинный упругий стальной прут и заставить его колебаться (рис. 2), то плоскость колебаний не изменится даже при быстром вращении патрона. Заинтересовавшись этим явлением, Фуко стал наблюдать сначала за поведением того же прутка во вращающемся патроне, а затем для удобства решил заменить его маятником.
Первые опыты с маятником Фуко провел в погребе своего дома в Париже. К вершине свода погреба он прикрепил двухметровую проволоку из закаленной стали и подвесил на ней пятикилограммовый латунный шар. Отведя шар в сторону, зафиксировав его с помощью нити возле одной из стен, Фуко пережег нить, предоставив маятнику возможность свободно качаться. И уже через полчаса он стал свидетелем вращения Земли.
Это произошло 8 января 1851 г. А спустя несколько дней Фуко повторил свой опыт в Парижской обсерватории по просьбе ее директора, знаменитого французского ученого Араго. На этот раз длина проволоки составляла уже 11 м. И отклонение плоскости качания маятника было еще заметней.
Об опыте Фуко заговорили повсюду. Всем хотелось своими глазами увидеть вращение Земли. Дело дошло до того, что президент Франции принц Луи-Наполеон решил поставить этот опыт в поистине гигантских масштабах, чтобы демонстрировать его публично. Фуко было предоставлено здание парижского Пантеона с высотой купола 83 м.
1.2. Опыт Фуко
1.2.1. Демонстрация опыта
Впервые публичная демонстрация была осуществлена Жаном Фуко в 1851 г. в Парижском Пантеоне (рис. 3): под куполом Пантеона он подвесил металлический шар массой 28 кг с закреплённым на нём остриём на стальной проволоке длиной 67 м, крепление маятника позволяло ему свободно колебаться во всех направлениях, под точкой крепления было сделано круговое ограждение диаметром 6 метров, по краю ограждения была насыпана песчаная дорожка таким образом, чтобы маятник в своём движении мог при её пересечении прочерчивать на песке отметки. Чтобы избежать бокового толчка при пуске маятника, его отвели в сторону и привязали верёвкой, после чего верёвку пережгли.
Период колебания маятника при такой длине подвеса составлял 16,4 секунд, при каждом колебании отклонение от предыдущего пересечения песчаной дорожки составляло ~3 мм, за час плоскость колебаний маятника повернулась более чем на 11° по часовой стрелке, то есть примерно за 32 часа совершила полный оборот и вернулась в прежнее положение.
1.2.2. Принцип работы маятника
Принцип работы маятника Фуко заключается в том, что он за каждое колебание отклоняется о заданной траектории благодаря вращению Земли вокруг своей оси, более всего этот эффект заметен на полюсах планеты и вообще не заметен на экваторе. Чем больше размер маятника, тем более заметен эффект отклонения. Если работающий маятник, а точнее каркас начинать поворачивать, то маятник сохраняет своё положение, также происходит с Землёй, она вращается под маятником и кажется, что маятник меняет направление своих колебаний, на самом же деле маятник просто сохраняет своё положение, а Земля вращается. Так как маятник не жёстко связан с его каркасом, поэтому каркас вращается вместе с землёй, а маятник сохраняет своё положение.
1.3. Биография Ж.Б.Л. Фуко
ФУКО Жан Бернар Леон (1819-1868), французский физик, известный своими экспериментами по оптике и механике. Родился 18 сентября 1819 в Париже. Начальное образование получил дома. По настоянию отца изучал медицину, но увлекся экспериментальной физикой. С 1845 - научный обозреватель газеты "Журнал дискуссий" ("Journal des Dbats"), с 1855 - сотрудник Парижской обсерватории, с 1862 - член Бюро долгот. Основные исследования относятся к оптике, механике, электромагнетизму. Вместе с А.Физо провел ряд оптических исследований, наиболее известное из них - наблюдение интерференции света при большой разности хода. В 1849-1850 измерил скорость света в воздухе и воде, используя быстро вращающееся зеркало. Эти сравнительные измерения окончательно подтвердили волновую природу света. В 1851 при помощи маятника (маятник Фуко) продемонстрировал вращение Земли вокруг оси. В 1852 изобрел гироскоп, широко применяющийся теперь в технике и навигации. В 1855 обнаружил нагревание проводящего материала вихревыми индукционными токами (токи Фуко) и предложил способ их уменьшения. Разработал прецизионный способ изготовления зеркал для больших рефлекторов и предложил использовать вместо металлических зеркал более легкие и дешевые стеклянные, покрытые пленкой серебра. Среди других изобретений Фуко - автоматический регулятор света для дуговой лампы, фотометр, поляризационная призма, пригодная для работы в УФ-области. Фуко был членом Лондонского королевского общества, Берлинской академии наук; за научные заслуги награжден медалью Копли.
1.4. Действующие маятники Фуко
1.4.1. Действующие маятники в России и странах СНГ
24 февраля 2011 года модель маятника появилась в Киеве . Он установлен в (рис. 4). Шар из бронзы весит 43 килограмма, а длина нити составляет 22 метра. Киевский маятник Фуко считается самым большим в СНГ и одним из самых крупных в Европе.
12 июня 2011 года открылся Московский планетарий , где установлен действующий маятник Фуко с длиной нити 16 метров, массой шара - 50 килограммов (рис. 5).
8 февраля 2012 года открылся Новосибирский астрофизический комплекс , включающий в себя башню Фуко с маятником, длина нити которого 15 метров.
Действующий маятник Фуко c длиной нити 20 метров имеется в Сибирском федеральном университете (Красноярск ).
Действующий маятник Фуко, массой 12 килограммов и длиной нити 8,5 метров, имеется в Волгоградском планетарии.
Действующий маятник Фуко в настоящее время есть в Санкт-Петербургском планетарии. Длина его нити - 8 метров.
Тот факт, что Земля вращается вокруг своей оси, сегодня известен каждому школьнику. Однако не всегда люди были убеждены в этом: обнаружить вращение Земли, находясь на ее поверхности, достаточно трудно. Конечно, можно догадываться, что суточное движение небесных тел по небесной сфере – это и есть проявление вращения Земли. Но видится нам это явление именно как движение Солнца и звезд по небу.
В середине XIX века Жан Бернард Леон Фуко смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно. Опыт этот был проведен неоднократно, а публично сам экспериментатор представил его в 1851 году в здании Пантеона в Париже.
 |
Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла от 25 до 28 кг. Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости.
Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок.
Для того, чтобы исключить влияние подвеса на маятник Фуко, применяют специальные подвесы (рис. 4). А для того, чтобы избежать бокового толчка (то есть, чтобы маятник качался строго в плоскости), шар отводят в сторону, привязывают к стене, а затем пережигают веревку.
Период колебаний маятника, как известно, может быть рассчитан по формуле:
|
|
Подставляя в эту формулу длину маятника l = 67 м и значение ускорения свободного падения g = 9,8 м/с 2 , получаем, что период колебаний маятника в опыте Фуко составлял T ≈ 16,4 с.
По прошествии каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа.
Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции.
В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок.
В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него каких-либо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.
Напомним, что маятник Фуко — это экспериментальный прибор, с помощью которого можно наглядно наблюдать суточное вращение Земли. Он представляет собой достаточно длинную (в оригинальной конструкции Жана Фуко длина составляла 67 м) стальную проволоку, на которую подвешен груз. С течением времени плоскость колебаний маятника изменяется, медленно поворачиваясь в сторону, противоположную направлению вращения Земли, причем географическое положение (широта) прибора влияет на скорость изменений.
Представить себе плоскость, неподвижную относительно звезд и, соответственно, вращающуюся относительно Земли, очень сложно. Слишком велика Земля, слишком привычна нам ее кажущаяся «плоскость», а почувствовать вращение на себе и вовсе невозможно. Маятник Фуко наглядно демонстрирует нам эффект суточного вращения, но, даже глядя на него, не всегда легко понять и принять его «показания».
Тарелка; три вилки; винная пробка; лайм или любой другой предмет схожих параметров, достаточно легко протыкаемый иголкой; две швейные иглы; катушка ниток; соль.
А представьте себе ситуацию: подходит к вам сын и спрашивает: папа, я тут прочитал про какой-то маятник Фуко, который доказывает, что Земля вертится, и ничего не понял. Можешь мне как-то попроще объяснить? Конечно, отвечаете вы и строите модель маятника прямо на кухне.
Лаймы и иголки
Построить модель можно практически из чего угодно, можно сделать ее красивее, больше, фотогеничнее. Мы предпочли использовать простые предметы, которые можно в считаные минуты найти почти на любой кухне. Не понадобится даже идти в магазин.
Если вращать тарелку равномерно (например, поставив на крутящийся диск), кончик нашего маятника опишет на соли фигуру, аналогичную фигуре, описываемой настоящим маятником Фуко.
Итак, тарелка, три вилки, две иголки, пробка, какой-либо груз (лайм, картофелина, маленькое яблоко), катушка ниток, соль. Тарелка исполняет роль Земли, а стол, на котором она стоит, — неподвижной системы координат, в которых Земля вращается (проще говоря — звезд). Из всего этого несложно соорудить конструкцию, изображенную на первом фото. Самое трудное — подобрать длину нити, чтобы кончик иголки едва-едва не касался поверхности тарелки. Очень важно соблюсти центровку, то есть проследить, чтобы кончик иглы вышел из самой серединки плода, который используется в качестве груза.
Затем мы запускаем систему — лучше всего оттянуть груз в сторону и отпустить. Маятник начинает колебаться. Если мы будем поворачивать тарелку вокруг оси, обнаружится, что маятник не поворачивается вместе с ней, а продолжает колебаться в постоянной плоскости! Соль в данном случае используется для наглядности — при повороте тарелки кончик иглы вычерчивает новую траекторию.
Чем длиннее нить, тем дольше маятник будет колебаться с достаточной амплитудой, чтобы за опытом было интересно наблюдать со стороны.
Теперь достаточно представить, что тарелка очень большая — диаметром с Землю. И она вертится, как по легенде говаривал Галилей, самостоятельно, подобно тому, как мы вращаем тарелку рукой. А маятник Фуко, спускаясь с купола Московского планетария или парижского Пантеона, выписывает затейливую фигуру, постоянно изменяя плоскость колебаний относительно Земли. Точнее, это Земля изменяет свою позицию относительно маятника. Как тарелка.
Завязка этого романа известного итальянского писателя, филолога и историка литературы приходится на начало семидесятых годов XX в., время, когда в Италии ещё бушевали молодёжные бунты. Однако «политическим выбором» рассказчика, студента Миланского университета Казобона, становится, по его собственным словам, филология: «Я пришёл к этому как человек, который смело берет в руки тексты речей об истине, готовясь править их». У него завязывается дружба с научным редактором издательства «Гарамон» Бельбо и его сослуживцем Диоталлеви, которой не мешает разница в возрасте; их объединяет интерес к загадкам человеческого разума и к средневековью. Казобон пишет диссертацию о тамплиерах; перед глазами читателя проходит история этого рыцарского братства, его возникновения, участия в крестовых походах, обстоятельства судебного процесса, завершившегося казнью руководителей ордена и его роспуском.
Далее роман вступает в область гипотез - Казобон с друзьями пытаются проследить посмертную судьбу ордена рыцарей Храма. Отправной точкой для их усилий служит появление в издательстве отставного полковника, уверенного, что он обнаружил зашифрованный План рыцарей ордена, план тайного заговора, замысел реванша, рассчитанного на века. Через день полковник исчезает бесследно; предполагается, что он убит; само это происшествие либо неприятный осадок, оставшийся от него, разлучает Казобона с друзьями. Разлука затягивается на несколько лет: закончив университет и защитив диплом, он уезжает в Бразилию преподавателем итальянского языка.
Непосредственной причиной отъезда является его любовь к местной уроженке Ампаро, красавице полукровке, проникнутой идеями Маркса и пафосом рационального объяснения мира. Однако сама магическая атмосфера страны и необычные встречи, которые с труднообъяснимым упорством подкидывает ему судьба, заставляют Казобона пока ещё почти незаметно для себя самого проделывать обратную эволюцию: преимущества рациональных истолкований представляются ему все менее очевидными. Он снова пытается изучать историю древних культов и герметических учений, приобщая к своим занятиям и скептически настроенную Ампаро; его притягивает земля колдунов - Байя, в той же степени, что и лекция о розенкрейцерах, читаемая соотечественником-итальянцем, по всем признакам - одним из тех шарлатанов, о многочисленности которых ему ещё только предстоит догадаться. Его усилия по проникновению в природу таинственного приносят свои плоды, но для него они оказываются горькими: во время магического обряда, участвовать в котором в знак особого расположения они были приглашены, Ампаро против собственной воли впадает в транс и, очнувшись, не может простить этого ни себе, ни ему. Проведя в Бразилии после этого ещё год, Казобон возвращается.
В Милане он снова встречается с Бельбо и через него получает приглашение сотрудничать в издательстве «Гарамон». Сначала речь идёт о составлении научной энциклопедии металлов, но вскоре область его интересов существенно расширяется, опять захватывая сферу таинственного и эзотерического; он признается себе в том, что ему вообще становится все труднее отделять мир магии от мира науки: люди, о которых ещё в школе ему говорили, что они несли свет математики и физики в дебри суеверий, как выясняется, делали свои открытия, «опираясь, с одной стороны, на лабораторию, а с другой - на Каббалу». Немало этому способствует и так называемый проект «Гермес», детище господина Гарамона, главы издательства; к его осуществлению подключены и сам Казобон, и Бельбо, и Диоталлеви. Суть его заключается в том, чтобы объявив серию публикаций по оккультизму, магии и т. п., привлечь как серьёзных авторов, так и фанатиков, сумасшедших, готовых платить деньги за опубликование своих творений; этих последних предполагается сплавлять в издательство «Мануцио», чьё родство с «Гарамоном» держится в строжайшем секрете; оно предназначено для издания книг за счёт авторов, на практике сводящегося к беспощадному «выдаиванию» их кошельков. В среде оккультистов «Гарамон» рассчитывает на богатый улов и потому настоятельно просит Бельбо и его друзей не пренебрегать ни кем.
Однако издания, предназначенные для «Гарамона», все-таки должны соответствовать неким требованиям; в качестве научного консультанта проекта по рекомендации Казобона приглашается знакомый ему по Бразилии некий господин Алье, то ли авантюрист, то ли потомок знатного рода, возможно, граф, но во всяком случае человек богатый, с тонким вкусом и несомненно глубокими познаниями в области магии и оккультных наук; о самых древних магических ритуалах он рассказывает так, как будто бы сам при них присутствовал; собственно говоря, подчас он прямо намекает на это. При этом он вовсе не сноб, не чурается явных шарлатанов и психов и уверен, что даже в самом никудышном тексте можно отыскать «искорку если не истины, то хотя бы необычного обмана, а ведь часто эти крайности соприкасаются». Надеявшиеся отвести с его помощью в сторону поток плевел, направив его на обогащение своего хозяина, и, быть может, найти в нем несколько зёрен истины для себя, подавляемые авторитетом «господина графа» герои оказываются вынуждены барахтаться в этом потоке, не смея ничего отвергать: в любом плевеле может оказаться зерно, невидимое и не обнаруживаемое ни логикой, ни интуицией, ни здравым смыслом, ни опытом. Вот слова бедолаги-алхимика, подслушанные Казобоном во время ещё одного, на сей раз уже не далёкого, шаманского, а донельзя приближённого к их родным домам ритуала, куда они попадают по приглашению Алье: «Я испробовал все: кровь, волосы, душу Сатурна, маркасситы, чеснок, марсианский шафран, стружки и шлаки железа, свинцовый глёт, сурьму - все напрасно. Я работал над тем, чтобы извлечь из серебра масло и воду; я обжигал серебро со специально приготовленной солью и без неё, а также с водкой, и добыл из него едкие масла, вот и все. Я употреблял молоко, вино, сычужину, сперму звёзд, упавших на землю, чистотел, плаценту; я смешивал ртуть с металлами, превращая их в кристаллы; я направил свои поиски даже на пепел... Наконец...
Что - наконец?
Ничто на свете не требует большей осторожности, чем истина. Обнаружить её - все равно что пустить кровь прямо из сердца...»
Истина способна перевернуть или разрушить мир, ибо у него от неё нет защиты. Но истину до сих пор не удалось обнаружить; вот почему не следует пренебрегать ничем - лучше ещё раз испробовать всё, когда-либо бывшее предметом усилий и надежд кого-либо из посвящённых. Пусть неоправданно; пусть ошибочно (и во что же тогда они были посвящены?) - неважно. «Каждая ошибка может оказаться мимовольной носительницей истины, - говорит Алье. - Настоящему эзотеризму не страшны противоречия».
И этот водоворот ошибочных истин и чреватых истиною ошибок вновь толкает друзей на поиски Плана ордена тамплиеров; загадочный документ, оставшийся от исчезнувшего полковника, изучается ими снова и снова, и каждому его пункту подыскиваются исторические истолкования: это якобы выполнялось розенкрейцерами, это - павликианами, иезуитами, Бэконом, здесь приложили руку асассины... Если План действительно существует, он должен объяснять всё; под этим девизом переписывается история мира, и постепенно мысль «мы нашли План, по которому движется мир» подменяется мыслью «мир движется по нашему Плану».
МАЯТНИК ФУКО, устройство, наглядно демонстрирующее вращение Земли. Его изобретение приписывают Ж.Фуко (1819–1868). Вначале опыт был выполнен в узком кругу, но так заинтересовал Л.Бонапарта (позднее ставшего Наполеоном III , французским императором), что он предложил Фуко повторить его публично в грандиозном масштабе под куполом Пантеона в Париже . Эту публичную демонстрацию, устроенную в 1851, и принято называть опытом Фуко.
Под куполом здания Фуко подвесил металлический шар массой 28 кг на стальной проволоке длиной 67 м. В отличие от часового маятника, который может качаться только в одной плоскости, у маятника Фуко верхний конец проволоки был закреплен таким образом, чтобы он мог качаться одинаково свободно во всех направлениях. Под маятником было сделано круговое ограждение радиусом 6 м с центром прямо под точкой подвеса. На ограждение был насыпан песок, чтобы при каждом качании прикрепленное под шаром маятника металлическое острие могло сметать его на своем пути. Чтобы обеспечить пуск маятника без бокового толчка, его отвели в сторону и привязали веревкой. После того как маятник после привязывания пришел в состояние полного покоя, веревку пережгли и маятник пришел в движение.
Маятник такой длины совершает одно полное колебание за 16,4 с, и вскоре стало видно, что плоскость качания маятника поворачивается по часовой стрелке относительно пола. При каждом следующем качании металлическое острие сметало песок примерно в 3 мм от предыдущего места. За час плоскость качания повернулась более чем на 11°, а примерно за 32 ч совершила полный оборот и вернулась в прежнее положение. Эта впечатляющая демонстрация приводила зрителей прямо-таки в истерику; им казалось, что они чувствуют вращение Земли под ногами.
Чтобы выяснить, почему маятник ведет себя таким образом, рассмотрим песочное кольцо. Северная точка кольца находится в 3 м от центра, и, учитывая, что Пантеон находится на 48°51ў северной широты, эта часть кольца на 2,3 м ближе к земной оси, чем центр. Поэтому при повороте Земли на 360° в течение 24 ч северный край кольца будет двигаться по кругу меньшего радиуса, чем центр, и за сутки пройдет на 14,42 м меньше. Следовательно, разность скоростей этих точек равна 1 см/мин. Точно так же южный край кольца движется на 14,42 м в сутки, или на 1 см/мин, быстрее, чем центр кольца. Благодаря этой разности скоростей линия, соединяющая северную и южную точки кольца, всегда остается направленной с севера на юг.
На земном экваторе северный и южный концы столь небольшого пространства находились бы на одном расстоянии от земной оси и, следовательно, двигались с одинаковой скоростью. Поэтому поверхность Земли не вращалась бы вокруг вертикального столба, стоящего на экваторе, а маятник Фуко качался бы по одной и той же линии. Скорость вращения плоскости качания была бы равна нулю, а время полного оборота было бы бесконечно большим. Если бы маятник был установлен точно на одном из географических полюсов, то оказалось бы, что плоскость качания поворачивается точно на 15° каждый час и совершает полный оборот на 360° за 24 ч. (Поверхность Земли поворачивается на 360° в сутки вокруг земной оси.)
