Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела

Геоцентрическая система отсчёта

Доказательство вращения Земли

Однако существуют явления, которые нельзя объяснить, если считать геоцентрическую систему отсчёта инерциальной. К ним относится вращение относительно Земли плоскости колебаний маятника в знаменитом опыте Фуко, доказывающем вращение Земли.

Впервые опыт с маятником был выполнен французским физиком-экспери- ментатором Жаном Фуко (1819—1868) в узком кругу. Его результаты заинтересовали Л. Бонапарта, и он предложил Фуко провести демонстрацию этого опыта в грандиозном масштабе под куполом Пантеона в Париже в присутствии множества зрителей. Эту публичную демонстрацию, устроенную в 1851 г., и принято называть опытом Фуко.

Рассмотрим колебания маятника в гелиоцентрической инерциальной системе отсчёта. Для большей наглядности и простоты будем считать, что опыт проводится на полюсе.

Пусть в начальный момент маятник отклоняют от положения равновесия. Действующие на маятник сила притяжения к Земле _T и сила упругости подвеса маятника лежат в той же вертикальной плоскости (рис. 2.29). Согласно второму закону Ньютона ускорение маятника совпадает по направлению с равнодействующей силой и поэтому лежит в той же вертикальной плоскости. А это значит, что с течением времени плоскость колебаний маятника в инерциальной системе отсчёта должна оставаться неизменной. Так и происходит в гелиоцентрической системе. Однако система отсчёта, связанная с Землёй, не является инерциальной, и относительно неё плоскость колебаний маятника поворачивается вследствие вращения Земли. Чтобы это обнаружить, необходимо подвес сделать таким, чтобы трение в нём было мало, а сам маятник — достаточно массивным. Иначе трение в подвесе заставит плоскость колебаний следовать за вращением Земли.

Рассмотрим колебания маятника в гелиоцентрической инерциальной системе отсчёта

Смещение плоскости колебаний маятника относительно Земли становится заметным уже через несколько минут. На средних широтах колебания маятника будут выглядеть несколько сложнее, но суть явления не изменится.

Ключевые слова для поиска информации по теме параграфа.
Геоцентрическая система отсчёта. Маятник Фуко

Вопросы к параграфу

1. Какие системы отсчёта являются инерциальными? Сколько инерциальных систем отсчёта?

2. Мяч свободно падает. Будет ли связанная с ним система отсчёта инерциальной?

3. Как бы двигался маятник Фуко на экваторе?

<<< К началу