Fandom

Coman Wiki

Pendulul lui Foucault

749pages on
this wiki
Add New Page
Talk0 Share

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Foucault pendulum animated.gif

Pendulul lui Foucault a demonstrat că Pământul se roteşte Edit

Pendulul lui Foucault a constituit o experienţă celebră în anul 1850 şi confirmă rotaţia Pământului. Experienţa cu publicul a fost făcută pentru prima dată de către Foucault în anul 1851 sub marea cupolă a Panteonului din Paris.

3096.jpg

Pendulul lui Foucault la panteonul din Paris. Instalat în 1851, acesta a demonstrat pentru prima dată că Pământul se roteşte în jurul axei sale.

Cine e realizatorul experimentului? Edit

Jean Bernard Léon Foucault (1819 -1868) a fost un fizician francez cunoscut pentru acest experiment care este amplasat și astăzi în diverse locuri (o lista a lor poate fi găsită pe Wikipedia). De asemenea, Foucault s-a preocupat și de calculul vitezei luminii, iar pe Lună există un crater care îi poartă numele.

În ce constă experimentul și cum a fost realizat? Edit

Pentru realizarea experimentului a fost folosit un corp cu masa de 28 de kilograme, suspendat de un fir inextensibil de lungime 70 metri. Perioada de rotaţie a acestui pendul a fost de 17 secunde. La nivelul solului, direct sub punctul de suspensie, s-a aşezat un disc având raza de 3 metri în care s-a pus nisip. Un vârf metalic al corpului zgâria nisipul la fiecare oscilaţie. Pentru oscilaţii mici mişcarea corpului se făcea practic în planul orizontal al locului. S-a constata că într-o oră planul de oscilaţie s-a modificat cu un unghi de 11 grade. Un cerc complet s-a efectuat în 32 ore.

Foucault's Pendulum, Paris01:37

Foucault's Pendulum, Paris

Animaţie a funcţionării pendului lui Foucoult la Panteonul din Paris, acolo unde experimentul a fost realizat pentru pima dată în 1851, acum mai bine de 150 de ani!

Explicaţia fenomentului Edit

Cauza principală a fenomenului Foucault este acţiunea forţei Coriolis. Forța Coriolis este o forță de inerție pentru mișcarea relativă într-un sistem rotitor de coordonate. Un caz particular al acestei forțe apare în cazul rotației Pământului, care se rotește cu o viteză mai mare la Ecuator decât la poli. Forța Coriolis este slabă la Ecuator și crește spre poli. Consecințele existenței acestei forțe sunt că obiectele aflate în mișcare, curenții atmosferici (alizeele) și curenții marini din emisfera nordică sunt deviați spre dreapta, iar în emisfera sudică spre stânga. Acestea poartă numele de efectul Coriolis și este denumit după descoperitorul său, Gaspard de Coriolis (1792-1843).

Visualization of the Coriolis and centrifugal forces01:51

Visualization of the Coriolis and centrifugal forces

Coriolis effect (2-11)02:12

Coriolis effect (2-11)

Două animaţii foarte frumoase care expilcă vizual forţa Coriolis. Revenind la experimentul nostru și admiţând că mişcarea pendulului este declanşată în emisfera nordică, pe meridian spre nord, atunci forţa Coriolis deplasează corpul spre est. La întoarcere forţa deplasează corpul spre vest, adică tot spre dreapta unui observator legat solidar de corp. Distingem două situaţii. Dacă mişcarea este declanşată fără viteză iniţială, din poziţia extremă, în planul orizontal local, corpul nu se va mişca pe diametrul cercului, ci pe o rozetă, prin deviere permanentă spre dreapta, fără să treacă prin centrul cercului. Dacă însă pendulul porneşte cu viteză iniţială din centrul cercului orizontal el va trece mereu prin centru descriind o traiectorie ca în animaţia de mai jos.

Foucault's pendulum - 200:31

Foucault's pendulum - 2

"Întregul Univers se află în marea sală a Pantheonului din Paris. El dirijează pendulul fixat de cupolă", afirma fizicianul german Mach. Așadar, se roteşte planul de oscilaţie al pendulului, însă în realitate se roteşte Pământul şi planul de oscilaţie rămâne fix. Dar problema nu se rezolvă definitiv astfel, pentru că nu există mişcare absolută. Rotaţia Pământului trebuie să fie raportată la un corp care nu se mişcă.

Un experiment fictiv de gândire Edit

Să reluăm experienţa cu un scenariu fictiv, închipuindu-ne că Pământul este acoperit cu un strat de nori, perfect opac, precum suprafaţa planetei Venus. În aceste condiţii nu se ştie nimic despre Soare, nici măcar dacă există. Totuşi fizica a ajuns la nivelul la care un experimentator, precum Foucault, încearcă să explice problema pendulului său. Admitem că pendulul rămâne instalat la Paris, astfel încât într-o zi, din cauza efectului de latitudine, parcurge doar o parte din cerc. Foucault nu ştie că Pământul se roteşte şi nimeni nu poate să-i spună de ce se roteşte pendulul său şi de cine depinde perioada. Dar atmosfera devine transparentă. Foucault observă Soarele si stelele care străbat periodic bolta cerească. Foucault constată că perioada pendulului este aceeaşi cu perioada în care stelele fac o rotaţie completă. El porneşte pendulul astfel încât Soarele se află in planul de oscilaţie iniţial. In timp ce Soarele se mişcă (aparent) pe cer, planul de oscilaţie se roteşte ca şi cum ar vrea să rămână orientat după Soare, Dar acest lucru este un fenomen exact? Foucault măreşte lungimea pendulului, modifică modul de suspendare şi măreşte perioada pendulului. El observă atunci că Soarele are o abatere (derivă) lentă, în afara planului pendulului. După o lună (30 zile), s-a îndepărtat cu 15 grade ca şi cum planul de oscilaţie s-ar roti mai repede decât Soarele. Foucault se hotărăşte să-şi orienteze pendulul nu după Soare, ci după steaua cea mai strălucitoare, Sirius. Rezultatul este mult mai bun. Timp de mai multe luni Sirius rămâne în planul pendulul. La fel se întâmplă şi cu Vega sau Arcturus. Oare ansamblul stelelor fixează orientarea planului de oscilaţie? În anii următori Foucault constată că şi stelele strălucitoare îl "trădează", părăsind încet, dar inexorabil, planul pendulului. Între timp astronomii au stabilit că şi stelele se rotesc în jurul centrului Galaxiei. Ar trebui atunci ales ca reper centrul Galaxiei, sau ar trebui mers mai depărtate, de exemplu către Norul lui Magelan sau Constelaţia Andromeda? Da, dar în toate cazurile, e drept, după perioade mult mai mari şi aceste repere derivă în afara planului de oscilaţie al pendulului. Foucault observă că fidelitatea faţă de planul de oscilaţie este proporţională cu distanţa până la corpul de referinţă. Alegând ca ultim reper un ansamblu de galaxii situate la mai multe miliarde de ani lumină, obţine în sfârşit un aliniament stabil, în limitele unei infime corecţii datorate relativităţii generalizate. Pendulul Foucault "ignora" prezenţa micii noastre planete, cu toată apropierea ei, pentru a-şi alinia comportamentul la ansamblul galaxiilor care conţin cea mai mare parte a materiei Universului. Totul se petrece ca si cum planul de oscilaţie ar fi constrâns să rămână nemişcat faţă de Univers în ansamblul său. În limbajul mecanicii se poate spune că dintre toate sistemele aflate în rotaţie relativă, există unul faţă de care corpurile se mişcă liber, în linie dreaptă. Este vorba de un sistem de referinţă riguros inerţial.

Vezi şi Edit

Legături externe Edit

  • ro
StiintaAzi.ro

Also on Fandom

Random Wiki