同步 3 个傅科摆
即兴实验现场发布….
2002 年,我在工作室里看到两个傅科摆悬挂在同一个混凝土天花板上,它们的旋转整整一个月都保持完全同步,于是萌生了做这个实验的想法。在我没有注意到的情况下,它们可能已经这样做了一年。这不可能是偶然发生的,那么使它们一起旋转的规律是什么呢?
于是,我们做了一个三重实验,让靠在同一面墙上自由摆动的小型傅科摆同步旋转,目的是发现当它们最初被抛向同一方向时,在 5 个可选项之间会发生什么:
1)无政府状态:大家各行其是,互不理睬。
或者
2)爱:它们同步旋转,始终在同一平行面上摆动。
或
3)独裁:它们开始在同一平面上摆动,然后最重的一个通过连续的相位和相移杀死另一个。
或者
4)冷战:它们选择彼此最对立的摆动平面(两个摆90°,三个摆120°),并无限期地保持下去。
或者
5)…我们还得去找点别的东西。

实验 n°1,2023 年 12 月
这个实验并不像我希望的那样纯粹,因为在同一个房间里,迷你福柯也在同时摆动,而且测试的三个摆锤几乎没有调整过。究竟为什么之前不把它们调整得更好呢?原因很简单,每个摆都要花上一个月的时间才能调好,而我没有三个月的时间可以浪费。总之,实验是这样进行的。
实验是这样进行的,每小时自动拍摄一段 15 秒钟的视频,持续两周:
测试 1:摆锤 1 和摆锤 3
测试 2:摆锤 1 和摆锤 2
测试 3:摆锤 2 和摆锤 3
摆 1(左)在一秒钟内重约 10 千克。
摆 2(中)重约 3 千克,周期为 0.88 秒。
摆 3(右)重约 6 千克,周期为 1 秒钟。
3 个树莓、1 台 Mac、一个西门子 Logo 作为乐队指挥。幕后:一团糟

结果是一场冷战,在稳定旋转速度之前,它们的旋转平面都尽可能地远离对方。因此,是时候进行一次真正的实验了,用两台相机拍照。其中一台在 3 号摆锤每次旋转结束时拍摄一张照片,并将旋转时间记录在数字时钟上。另一台每小时拍摄一张长时间曝光的照片,显示每个摆锤的摆动方向。
实验 2,从 12 月 31 日至 1 月 11 日。
1 月 3 日:发射 3 个摆,方向相同。
1 月 7 日:初步结果…摆锤 2 落后 30°,摆锤 1 落后 55°。 这些差异在两天内保持稳定。3 个摆锤的旋转时间相同。
1 月 8 日:制作 “角度三报告员”,以显示 3 个摆的不同摆动角度作为其旋转的函数。这不是商店里的那种测量仪器,但非常实用!

基于以下图纸:

…并按以下方式使用。对不起,苹果,非常抱歉……

到 2024 年 1 月 11 日的结论:
是的,3 个时钟相互影响。它们同步旋转,稍作移动,但从未离开各自的位置。两个微小但恒定的力(科里奥利力和墙壁上的几个微小弯曲)相互作用,而其他大得多的力,如我车间里的多股气流,则没有任何影响。
每次半旋转的时间分别为
14.17 / 14.59 / 14.54 / 14.31 / 14.53 / 14.09 / 15.35 / 14.35 / 14.19 / 15.57 / 15.01 / 16.09 / 14.54
实验的寓意:这不是无政府主义、爱情、独裁或冷战,而是一对老夫妻从未谋面的故事。
10 天后旋转平面的移动:1 号摆锤为 61°,2 号摆锤为 13

实验 3:1 月 11 日至 17 日,重复实验 2 以进行确认。
1 月 11 日:发射 3 个摆,方向相同。
12 月 13 日:初步结果…摆 2 落后 14°,摆 1 落后 27°。我们正朝着与实验 2 相同的结果前进。

12 月 15 日:摆 2 滞后 26°,摆 1 滞后 59°。

每个半摆的时间分别为
14.33/ 14.39 / 15.25 / 14.49 / 15.22 / 14.45 / 14.34 / 15.21 / 13.45
实验于 1 月 27 日完成,测量设备被拆除,以便为即将到来的布拉维摆铺平道路。