傅科摆(傅科摆实验证明了什么)
作者:公务员 来源:铝业 浏览: 【大 中 小】 发布时间:2026-02-06 05:31:35 评论数:
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傅科摆的原理是什么?
傅科摆的原理是:地球自转使得北半球物体的运动向右偏,傅科摆的傅科轨迹于是发生转动。这一现象反过来也证明了地球在自转。摆傅
傅科摆是科摆一个单摆,底板有一个量角器。实验单摆振动时,证明振动面依理应保持不变,傅科但因地球在自转,摆傅在地面上的科摆观察者,不能发觉地球在转,实验但在相当长的证明时期内,却发现摆的振动面不断偏转。从力学的观点来看,这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故。
历史实验
1851年的巴黎,在国葬院(法兰西共和国的先贤祠)的大厅里,让·傅科(Jean Foucault)正在进行一项有趣的实验。傅科在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索,绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。
每当摆锤经过沙盘上方的时候,摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验,这个硕大无比的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。该实验被评为“物理最美实验”之一 。
实验开始了,人们惊奇的发现,傅科设置的摆每经过一个周期的震荡,在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹(准确地说,在这个直径6米的沙盘边缘,两个轨迹之间相差大约3毫米)。
摆的运动可以超然于地球的自转,但悬挂摆的支架一般却要带动它参与地球的自转。为解决这一问题,傅科采取了一种简单而巧妙的装置-万向节,从而使摆动平面超然于地球的自转。
傅科摆原理 图解
傅科摆其实就是一个单摆,区别在于它的规模非常大,设置在法国巴黎先贤祠的穹顶上,摆长达到了67米,而摆锤的直径达到了30公分,重达27公斤。摆线也是选用比较细的钢索,而且如此长的摆长和如此重的摆锤只有一个目的,就是减小地球自转给单摆造成影响。
我们平时感觉不到地球在自转的原因是我们就站在地表,总是跟着地球在自转,不论我们做什么事情,或者是多么精密的实验,我们都无法察觉到地球在动。傅科摆的关键就在于,我们可以利用摆锤摆动时的惯性来抵抗掉地球的自转。也就是地球自个转自个的,傅科摆依靠惯性摆动,不会跟着地球旋转。
当傅科摆在一个平面上摆动的时候,由于只有向下的重力存在,没有其他的外力,因此摆动的时候摆锤应该只会在一个平面上摆动。如果地球本身也不自转的话,那么摆动平面更不会发生偏移,但是真实的情况是,傅科摆的摆动平面在旋转。
平面偏移的速度跟所处维度有关系,根据巴黎的维度,傅科摆平面每小时有11°的偏移量,也就是转一周的话需要31小时47分。
如果把傅科摆放到北极极点,那么傅科摆的平面偏移量每小时就是15°,转一圈刚好24小时。也就是地球自转一圈的时间。而且在北半球傅科摆摆动平面的偏移方向为顺时针,要是把实验挪到南半球偏移方向就变为了逆时针。在赤道上则机会不动。
傅科摆的平面自己不会动,而唯一能动的就是地球在自转,由于我们人是站在地球上看傅科摆,因此傅科摆平面的偏移方向正好和地球的自转相反。
傅科摆证明了地球自转。
地理那些事丨只要有“傅科摆”,你就可以看到地球自转
自转是地球的一种重要运动形式,自转时,地球面对太阳的半球是明亮的白天,背对太阳的另一半是黑夜。有了地球的自转,才有了不断交替的白昼与黑夜。同时,地球自转是按照一根假想的轴进行运转的,我们把它称为地轴。在地球仪上我们可以看到,地轴通过地球中心,并连接南极和北极。
人类第一次用实验证明地球自转的现象要追溯到19世纪中期。1851年,法国物理学家傅科在巴黎国葬院(法兰西共和国的先贤祠)安放了一个钟摆装置,钟摆的长度为67米,底部的摆锤是重达28千克的铁球,在铁球的下方镶嵌了一枚细长的尖针。傅科的设想是,当钟摆摆动时,在没有外力的作用下,它将保持固定的摆动方向。如果地球在转动,那么钟摆下方的地面将旋转,而悬在空中的钟摆具有保持原来摆动方向的趋势,对于观察者来说,钟摆的摆动方向将会相对于地面发生变化。
吊挂在法国巴黎先贤祠穹顶上的“傅科摆”
傅科
虽然原理是这样,但是实验却并不好做。由于钟摆方向的改变是极其细微的,所以稍强一点儿的气流就会影响实验结果的准确性。而且由于摆臂越长,实验效果越明显,所以为了观察到方向的改变,实验地点一定要设置在顶棚足够高的厅堂中,顶棚用来悬挂钟摆。因此,傅科最后选择了巴黎高耸的国葬院作为实验场所,并在钟摆的下方安置了一个沙盘。在钟摆运动时,细长的针尖会在沙盘上划出一道道的痕迹,从而记录摆动的方向。
所有准备工作做好后,傅科开始聚精会神地进行实验。一秒钟、一分钟……在场的人全都屏住了呼吸。实验结果与傅科的设想完全吻合,钟摆的摆动显示为由东向西的、缓慢而持续地旋转。傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转,所以人们把实验中的钟摆称为“傅科摆”。
文/吕嘉文
傅科摆原理 傅科摆简介
1、傅科摆的工作原理:由于地球的自转,傅科摆摆动方向的变化,是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果,地球上的观察者看到相对运动现象。
2、为了证明地球在自转,法国物理学家傅科(1819—1868)于1851年做了一次成功的摆动实验,傅科摆由此而得名。实验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行,摆长67米,摆锤重28公斤,悬挂点经过特殊设计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大,因而基本不受地球自转影响而自行摆动,并且摆动时间很长。在傅科摆试验中,人们看到,摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动,摆动方向不断变化。
3、分析这种现象,摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用,按照惯性定律,摆动的空间方向不会改变,因而可知,这种摆动方向的变化,是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果,地球上的观察者看到相对运动现象,从而有力地证明了地球是在自转。
傅科摆为什么能够证明地球在自转
傅科摆是因为惯性能够证明地球在自转。
傅科摆是一个单摆,底板有一个量角器。
单摆振动时,振动面依理应保持不变,但因地球在自转,在地面上的观察者,不能发觉地球在转,但在相当长的时期内,却发现摆的振动面不断偏转。
从力学的观点来看,这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故。
这项显示地球自转的装置,是1851年傅科在巴黎首先制成的,虽然早在1650年,已有人观察到摆的振动面在缓慢地旋转,但却未能对此现象作出正确的解释。所以我们现在把用来显示地球自转的这种装置叫傅科摆。
傅科摆为什么能够证明地球在
傅科摆是因为惯性能够证明地球在自转。
傅科摆是一个单摆,底板有一个量角器。
单摆振动时,振动面依理应保持不变,但因地球在自转,在地面上的观察者,不能发觉地球在转,但在相当长的时期内,却发现摆的振动面不断偏转。
从力学的观点来看,这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故。
这项显示地球自转的装置,是1851年傅科在巴黎首先制成的,虽然早在1650年,已有人观察到摆的振动面在缓慢地旋转,但却未能对此现象作出正确的解释。所以我们现在把用来显示地球自转的这种装置叫傅科摆。
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