Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK w Toruniu


Start
Wprowadzenie

Doświadczenie Witelona

Rynna Galileusza

Doświadczenia z elektrostatyki

Doświadczenia Volty i Galvaniego
Pryzmat wodny Goethego
Wahadło Foucault’a



 Strona UMK  Strona Wydziału  Strona Instytutu  PDF  Uniwersytet A-Z    



Poczta
Jak eksperymentowano dawniej?



Wahadło Foucault'a


Występują: Narrator(N), Foucalt(F)

Jak pokazać, że Ziemia wiruje?

N: Przepraszam, z kim mam przyjemność?

F: Nazywam się Jean, Bernard, Leon Foucault.

N: Czy zgodziłby się Pan na krótki wywiad, jesteśmy bowiem pod wrażeniem Pańskich osiągnięć.

F: Tak, ale jeśli to nie potrwa zbyt długo, dopóki nie przesunie się płaszczyzna wahań mojego wahadła.

N: Czy mógłby nam Pan opowiedzieć troszkę o sobie? Ci, oto młodzi ludzie chętnie posłuchają.

F: Urodziłem się 19 września 1819 roku, w Paryżu. Ukończyłem elitarną szkołę średnią College Stanislas. Szczerze mówiąc nie byłem pilnym uczniem, ciągle korzystałem z pomocy korepetytora. No cóż, ale miałem inne zajęcia, dużo ciekawsze. Moją pasją były konstrukcje wszelkich nowości technologicznych: łodzi, telegrafów, silników parowych.
W roku 1839 skończyłem studia w paryskiej Akademii Medycznej i chciałem zostać chirurgiem. Niestety nie mogłem znieść widoku krwi i porzuciłem medycynę.
Zacząłem zajmować się naukami ścisłymi.
Mam wiele osiągnięć, ale dzisiaj opowiem tylko o jednym. Chętnie spotkam się z Wami ponownie, jeśli będziecie chcieli dowiedzieć się czegoś więcej.
A teraz: „Jesteście zaproszeni po to, aby zobaczyć, jak kręci się Ziemia”

N: Tymi słowami przywitał gości Foucalt  ok. 150 lat temu. W tym dniu odbył się pierwszy raz publiczny pokaz z wahadłem w Obserwatorium Paryskim. Ten pokaz wywołał ogromne wrażenie i książę Louis Napoleon Bonaparte, przyszły Napoleon III, poprosił Foucalta o zademonstrowanie eksperymentu szerokiej publiczności. Miało to miejsce 26 marca 1851 roku pod kopułą Pantheonu. Do eksperymentu użyto wahadła o długości 67 m z podwieszoną kulą armatnią o ciężarze 28 kg. Pokaz był sensacją dla uczestników światowej wystawy  w Paryżu i zapoczątkował podobne eksperymenty na całym świecie. Od roku 1855 oryginalne wahadło Foucalta umieszczone było na stałe w Conserwatorie des Arts et Metiers. Natomiast jego powtórne zainstalowanie w Pantheonie nastąpiło w październiku 1995 roku.
Przepraszam, Panie Foucalt, czy mógłby nam Pan opowiedzieć coś więcej na temat Pańskiego wahadła?

F: Ależ oczywiście! Jest to w zasadzie zwyczajna kula zawieszona na zwykłym drucie. Przyrząd, który w banalny, ale bezdyskusyjny sposób pozwala nam uświadomić sobie, że żyjemy na poruszającej się Ziemi. Spójrzmy na wahającą się kulę i zwróćmy uwagę na to, w jakiej  płaszczyźnie się ono porusza. Sprawdźmy to samo po kilkunastu minutach. Stwierdzimy, że płaszczyzna wahań pozornie przesunęła się.
W układzie odniesienia Ziemi wraz z Toruniem, Instytutem Fizyki i nami, gdzie się znajdujemy, Ziemia obraca się wokół własnej osi, a wahadło, dzięki temu, że ma duży moment bezwładności (jest długie – 16 m i ciężkie – 29 kg) waha się w przestrzeni w tej samej płaszczyźnie. Dla nas, żyjących na szalenie pędzącym globie, wygląda to tak jakby wahadło poza swoim ruchem okresowym dokonywało ruchu obrotowego, zmieniając płaszczyznę wahań.

Czas trwania obrotu płaszczyzny wahadła o 3600 zależy od szerokości geograficznej. Na biegunach wahadło dokonuje pełnego obrotu w ciągu 24 godzin, im bliżej równika tym wolniej wahadło zmienia płaszczyznę wahań. Na równiku płaszczyzna ta pozostaje niezmienna. Zaś w Toruniu czas trwania obrotu płaszczyzny wahadła wynosi ponad 30 godzin. Tak naprawdę jest to bardziej skomplikowane, ale myślę, że odwiedzicie mnie ponownie.
 
Ziemia obraca się, a płaszczyzna ruchu wahadła pozostaje bez zmian
Źródło: http://www.mif.pg.gda.pl/

Jednakże aż do XVII w. uważano, że Ziemia nie obraca się, ponieważ tego obrotu nie czujemy, a twierdzenie o jej obrocie uważano za herezję.

A może wiecie, gdzie znajdują się inne wahadła dowodzące ruchu obrotowego Ziemi?

N: Niestety nie wiemy, ale jesteśmy ciekawi.

F: Wobec tego przedstawię Wam miejsca, gdzie znajdują się najbardziej znane wahadła nazwane moim imieniem.


Miejsce

L[m]

M[kg]

Oregon Convention Center in Portland

27

408

Museum of Science and Industry, Chicago

20

300

National Museum of American History, Washington, DC

21

105

ONZ, Nowy Jork

23

91

Instytut Fizyki, Toruń

16

29

Pantheon, Paryż

67

28



N: Panie Foucault, serdecznie dziękujemy. Myślę, że była to wspaniała lekcja fizyki.
Zgadzacie się ze mną?

 
Widok z góry toruńskiego wahadła Foucault'a


 
Wahadło Foucaulta w Panteonie w Paryżu
Źródło: http://encyclopedia.quickseek.com