傅科摆 (28) 和布拉维摆 (8)
一个独特的摆,结合了 1851 年进行的两个不同的实验,每个实验都以自己的方式证明了地球的自转。
最著名的是 傅科摆,它的摆动平面会因地球在其下方自转而改变。
第二个是奥古斯特-布拉维的锥形摆,它是如此低调,以至于很难找到它的影子,而且自那以后似乎再也没有人复制过它。它表明,钟摆顺时针或逆时针旋转的速度不可能相同,因为地球在钟摆下方自转。我第一次尝试复活这个被遗忘的实验要追溯到 2004 年。经过反复试验,我终于想到把这两个独立的实验合并成一个物体。
钟摆:
它是一个 4 公斤重的青铜块,用一根英华尔导线悬挂在万向节上。它下面有一块小磁铁,通过斥力电磁脉冲被驱走。通过一个简单的开关,您可以在傅科摆和布拉维实验之间进行选择。打开开关,钟摆摆动。关闭开关,摆则旋转。
傅科摆 | 布拉维摆 |
由位于轴上的电磁铁推动。 | 由排列成圆圈的 9 个电磁铁推动。 |
摆动 | 旋转 |
由于地球在摆锤下方旋转,摆锤的摆动面也随之旋转。 | 旋转一圈所需的时间取决于旋转方向,因为地球在它下方旋转。 |
自转周期取决于纬度: 北极 24 小时 在我的工作室是 33 小时 13 分钟、 开罗为 48 小时、 在赤道上是无限的。 | 每小时旋转和逆时针旋转的时间差取决于纬度: 0.北极为 000287 秒、 0.在我的工作室为 000220 秒、 0.开罗为 000143 秒、 赤道为 0 秒。 |
地球上的观察者看到摆在转动。 太阳系外的观察者看到钟摆摆动而不旋转,地球在他脚下旋转。 | 地球上的观察者看到摆在一个方向上比另一个方向旋转得慢。 太阳系外的观察者看到摆在两个方向上的旋转速度是一样的。 |
德-福柯
它是由轴向电磁铁推动的。如果我们朝中心放开摆锤,电磁铁将无限期地保持摆动。
当地球在它下面旋转时,如果观察者位于北半球,就会逐渐看到它的摆动平面顺时针转动。它的旋转速度取决于它所处的纬度: 在两极它的旋转速度 是 24 小时,而在赤道以下则完全没有。
德布拉瓦
它由九个排列成圆圈的电磁铁推动。如果把钟摆抛成圆形,这些电磁铁就会无限地保持旋转:这是一个圆锥摆。
地球在摆的下方旋转,北半球的观察者会看到摆顺时针方向旋转得更快,而逆时针方向旋转得更慢。它的自然旋转速度只有在赤道以下才有,而且越靠近极点,它的自然旋转速度差异就越大。
因此,这个唯一的钟摆通过两种完全不同的方法告诉我们地球在自转,地球是圆的,同时也告诉我们地球所在的纬度。
傅科摆旋转两周的时间片段,我们可以看到,在视频中可见的两周运行时间内,摆的精确度为 1%。
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