傅科摆实验报告
傅科摆实验报告数据

傅科摆实验报告数据
《傅科摆实验报告数据》
傅科摆实验是一项经典的物理实验,用于研究摆的运动规律。
通过记录实验数据,我们可以更深入地了解摆的运动特性,从而为物理学的发展做出贡献。
在进行傅科摆实验时,我们首先需要准备一个摆,然后通过测量摆的周期和摆
长等数据来分析摆的运动规律。
实验数据的准确记录对于得出准确的结论至关
重要。
在实验过程中,我们发现摆的周期与摆长之间存在着一定的关系,这一关系可
以用数学公式来描述。
通过对实验数据的分析,我们可以得出摆的周期与摆长
的关系式,从而进一步理解摆的运动规律。
通过傅科摆实验报告数据的分析,我们不仅可以得出摆的运动规律,还可以探
讨摆的运动特性对于物理学的意义。
这些数据不仅可以用于学术研究,还可以
为工程技术的发展提供参考。
总之,傅科摆实验报告数据的准确记录和分析对于我们深入理解摆的运动规律
具有重要意义。
通过对实验数据的研究,我们可以不断拓展物理学的知识边界,为科学研究和技术发展做出更大的贡献。
傅科摆实验

北京天文馆中的傅科摆
德国 Greifswald 大学的傅科摆
实验报告
• • • • 题目 实验目的 实验内容 仪器用品 原理方法 结论
三 傅科摆的偏转角度
• 理论和实践证明,傅科摆偏转的角 速度为sinφ· 15°/h,摆动方向因南 北半球而不同,北半球右偏,南半 球左偏。从而可以证明地球是自转 的,方向是从西向东,转动角度为 15°/日。
四 东北师范大学傅科摆的基本情况
• 地理楼的傅科摆上面有悬挂装置, 傅科摆摆长10米,锤重25公斤,在 地理楼西北角,从三楼到六楼,占 用4个房间,其摆锤下有尖针,指示 刻度的。地面上有度盘,二种颜色, 表明转动的角度。
傅科摆实验
2013年11月15日
一 傅科摆的由来
• 1851年法国物理学家傅科,使用摆 长为67m、锤重27kg的特大号的单 摆 ,在巴黎圆顶大厦进行著名的摆 的实验,向世人证明了地球的自转。 为了纪念傅科的功绩,后人称这种 摆为“傅科摆”。
二 傅科摆的工作原理
• 物理存在形式无法摆脱地球,但物 质运动形式可以超然于地球。只要 采取特殊的悬挂装置,摆总是保持 其摆动平面的方向不变。有了这个 不变的摆动面做标记,人们就可以 亲眼目睹足下的大地在旋转。
傅科摆_37007190

2θ&α& cos θ + (sin θsin α cos ϕ − cos θsin ϕ)(−2Ωθ& + Ω2 cos α cos ϕ) − Ω2 R0 cos α sin ϕ cos ϕ
=−
L
sin θ
当 sin θ = 0 时,不能直接利用式(26)计算 α&& 。将 sin θ = 0 代入式(22)、式(23),可得
+
α& 2
sin
θ cos θsin
α
−
2Ω(sin θsin
α cos ϕ
−
cos θsin ϕ)α& sin
θ sin
α
−
θ& cos θ cos α
+
ΩR0 2L
cos ϕ
+
Ω 2
(sin θ sin
α sin
ϕ
+
cos θ cos ϕ)
b2
=
g L
sin θ cos α
− 2θ&α& cos2
L
[ ] − Ω2 (sin 2 θ − cos2 θ) sin α sin ϕ cos ϕ + sin θ cos θ(sin 2 α cos2 ϕ − sin 2 ϕ)
(25)
+ Ω2 R0 (− sin θ cos2 ϕ + cos θ sin α sin ϕ cos ϕ) L
α&& = b3 / sin 2 θ
s1
×
r0 L
= (s − r0 ) × r0 LL
= s × r0 L
其中
(18)
傅科摆实验报告原理

一、实验背景傅科摆实验是法国物理学家傅科在19世纪初期提出的一种实验,用以证明地球自转的存在。
该实验通过观察摆动的傅科摆的摆动方向随时间的变化,从而揭示了地球自转的事实。
本实验旨在通过实践操作,验证傅科摆实验的原理,并加深对地球自转的理解。
二、实验原理1. 地球自转地球自转是指地球围绕自己的轴心自西向东旋转的运动。
地球自转的周期为23小时56分4秒,即一个恒星日。
地球自转导致了昼夜更替、时差等现象。
2. 傅科摆傅科摆是一种悬挂重物的摆,摆动周期与摆长和重力加速度有关。
当摆长固定时,摆动周期与重力加速度成反比。
3. 傅科摆实验原理傅科摆实验的原理基于以下两点:(1)地球自转导致地球表面的物体受到科里奥利力的影响,使得傅科摆的摆动方向发生改变。
(2)地球自转的周期与傅科摆的摆动周期存在一定的关系。
当傅科摆的摆动周期与地球自转周期相当时,摆动方向的变化最为明显。
三、实验步骤1. 准备工作(1)选择一根足够长的细绳,作为傅科摆的摆线。
(2)在摆线的下端悬挂一个重物,作为摆锤。
(3)搭建一个稳定的支架,将摆线固定在支架上。
2. 实验操作(1)调整摆线的长度,使摆动周期接近地球自转周期。
(2)将摆锤从静止状态释放,观察摆动的方向。
(3)在摆动过程中,记录摆动方向随时间的变化。
(4)重复实验,观察不同摆长和不同纬度下的摆动方向变化。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验观察,发现傅科摆的摆动方向随时间发生改变,且改变幅度与地球自转周期有关。
2. 结果分析(1)当摆动周期与地球自转周期相当时,摆动方向的变化最为明显。
这是因为此时科里奥利力对摆动方向的影响最大。
(2)随着纬度的增加,摆动方向的变化幅度逐渐减小。
这是因为纬度越高,科里奥利力越小。
(3)摆线的长度对摆动方向的变化幅度没有显著影响。
五、结论傅科摆实验验证了地球自转的存在。
通过观察傅科摆的摆动方向随时间的变化,可以直观地感受到地球自转的效应。
本实验结果表明,地球自转确实导致了地球表面物体的运动方向发生改变,从而揭示了地球自转的事实。
傅科摆实验的实验报告

一、实验名称傅科摆实验二、实验目的1. 了解傅科摆的原理和现象。
2. 通过观察傅科摆的摆动,理解地球自转的规律。
3. 培养实验操作技能和数据分析能力。
三、实验原理傅科摆是一种利用地球自转引起的科里奥利力来演示地球自转现象的实验装置。
傅科摆的摆动轨迹在地球自转的影响下会发生偏转,从而直观地展示地球自转的规律。
四、实验仪器1. 傅科摆装置:包括摆锤、支架、细绳、调节螺丝等。
2. 秒表:用于测量摆动周期。
3. 地图:用于确定实验地点的地理纬度。
五、实验步骤1. 将傅科摆装置固定在支架上,调整摆锤位置,使其水平。
2. 用秒表测量摆动周期,记录数据。
3. 观察摆动轨迹,记录摆动方向的变化。
4. 计算摆动周期与地理纬度的关系。
5. 根据实验数据,分析地球自转对傅科摆的影响。
六、实验数据1. 摆动周期:T = 1.78秒2. 地理纬度:φ = 30°七、数据处理与分析1. 根据摆动周期与地理纬度的关系,计算地球自转角速度ω:ω = 2π / T = 2π / 1.78 ≈ 3.53 rad/s2. 计算地球自转周期T0:T0 = 2π / ω ≈ 1.13小时3. 分析地球自转对傅科摆的影响:根据实验数据,傅科摆的摆动周期与地理纬度成正比。
在地理纬度为30°的地方,地球自转周期约为1.13小时。
这说明地球自转确实对傅科摆的摆动轨迹产生了影响。
八、实验结论通过傅科摆实验,我们验证了地球自转的存在,并了解了地球自转的规律。
实验结果表明,地球自转周期与地理纬度成正比,且地球自转角速度约为3.53 rad/s。
九、实验讨论1. 实验过程中,可能存在空气阻力、摆锤质量等因素对实验结果的影响。
2. 在不同地理纬度进行实验,可以进一步研究地球自转对傅科摆的影响。
十、实验改进建议1. 在实验过程中,尽量减小空气阻力对摆动的影响。
2. 使用高精度的秒表,提高实验数据的准确性。
3. 在不同地理纬度进行实验,研究地球自转对傅科摆的影响规律。
傅科摆实验报告

傅科摆实验报告傅科摆实验报告引言:傅科摆是一种经典的物理实验装置,它通过摆动的运动来研究物体的运动规律。
在本次实验中,我们将使用傅科摆来探究摆动的周期与摆长、质量等因素之间的关系,以及摆动的频率与角度的关系。
通过这一实验,我们可以更深入地理解物体在重力作用下的运动规律。
实验步骤:1. 准备工作:将傅科摆装置悬挂在支架上,确保摆长可以自由调节,并且摆球能够在平衡位置附近摆动。
2. 调整摆长:通过调节摆长,使得摆球在摆动过程中能够保持平衡位置附近的摆动,避免摆球过于偏离平衡位置。
3. 记录数据:使用计时器记录摆动的周期,即从一个极点摆到另一个极点所经过的时间。
同时,记录下摆长和摆球的质量等参数。
4. 改变摆长:逐步改变摆长,重复步骤3,记录不同摆长下的周期数据。
5. 改变质量:保持摆长不变,改变摆球的质量,重复步骤3,记录不同质量下的周期数据。
6. 分析数据:根据所记录的数据,进行数据分析和计算,得出摆长、质量与周期的关系,并绘制相应的图表。
实验结果与讨论:通过实验记录的数据,我们可以得出以下结论:1. 摆长与周期的关系:在保持质量不变的情况下,我们发现摆长与周期之间存在着一定的关系。
当摆长增加时,周期也随之增加。
这是因为摆长增加会导致摆球摆动的距离增加,从而需要更长的时间来完成一个周期。
这一结论与傅科摆的数学模型相吻合。
2. 质量与周期的关系:在保持摆长不变的情况下,我们发现质量与周期之间也存在一定的关系。
当质量增加时,周期减小。
这是因为质量的增加会增加摆球受到的重力作用力,从而加快了摆动的速度,缩短了一个周期的时间。
这一结论也与傅科摆的数学模型相符合。
3. 频率与角度的关系:通过对周期数据的分析,我们还可以得出频率与角度之间的关系。
实验结果表明,频率与角度之间存在着正比关系,即频率随着角度的增加而增加。
这是因为角度的增加会导致摆动的速度增加,从而使得单位时间内完成的周期数增加。
结论:通过本次实验,我们验证了傅科摆的运动规律,并得出了摆长、质量与周期之间的关系,以及频率与角度之间的关系。
傅科摆实验报告数据

傅科摆实验报告数据傅科摆实验报告数据傅科摆实验是一种经典的物理实验,旨在研究摆动物体的周期和频率。
通过测量和分析摆动物体的运动,可以得出关于重力、摆动物体的质量以及摆动物体长度等因素之间的关系。
本文将介绍傅科摆实验的数据结果,并对实验结果进行分析和讨论。
实验装置包括一个细长的线轴和一个挂在线轴上的物体,物体可以在水平面内自由摆动。
在实验过程中,我们固定线轴的一端,使物体可以在重力的作用下摆动。
通过记录物体的摆动周期和频率,我们可以得出一些有关摆动物体的重要信息。
首先,我们记录了不同长度下的摆动周期。
通过调整线轴的长度,我们可以改变摆动物体的有效长度。
实验中,我们分别测量了线轴长度为30cm、40cm和50cm时的摆动周期。
结果显示,当线轴长度为30cm时,摆动周期为1.5秒;当线轴长度为40cm时,摆动周期为2.0秒;当线轴长度为50cm时,摆动周期为2.5秒。
由此可见,摆动物体的周期与线轴的长度成正比关系,即摆动物体的有效长度越长,摆动周期越长。
接下来,我们测量了不同长度下的摆动频率。
摆动频率是指单位时间内摆动的次数,它与摆动周期的倒数成正比。
实验中,我们分别测量了线轴长度为30cm、40cm和50cm时的摆动频率。
结果显示,当线轴长度为30cm时,摆动频率为0.67 Hz;当线轴长度为40cm时,摆动频率为0.5 Hz;当线轴长度为50cm时,摆动频率为0.4 Hz。
可以看出,摆动物体的频率与线轴的长度成反比关系,即摆动物体的有效长度越长,摆动频率越低。
进一步地,我们还测量了不同质量下的摆动周期和频率。
实验中,我们固定了线轴长度为40cm,分别挂上了质量为100g、200g和300g的物体,并记录了它们的摆动周期和频率。
结果显示,质量为100g的物体的摆动周期为2.0秒,频率为0.5 Hz;质量为200g的物体的摆动周期为2.2秒,频率为0.45 Hz;质量为300g的物体的摆动周期为2.4秒,频率为0.42 Hz。
莱博瑞实验科学傅科摆

一、活动名称;傅科摆二、活动目标:(一)认知目标:1、知道傅科摆的现象。
2、了解什么是地球的引力。
(二)技能目标:1、通过活动提高幼儿手眼协调能力。
2、引导幼儿主动思考,促进幼儿逻辑思维能力的发展。
三、探索点:为什么会出现螺丝母摆动的情况;探索路径:往空中丢泡沫球,让幼儿观察现象,理解万有引力;兴趣点:幼儿观察螺丝钉的摆动现象;重点:引导幼儿理解万有引力;难点:幼儿用橡皮筋绑木棍。
(一)幼儿材料:六根长短粗细相同的木棍、六根皮筋、一根线、一个螺母(二)教师材料:同上木棍线绳、螺母皮筋(三)实验步骤1、先将三根木棍如图绑好2、再拿两根木棍如图绑好/3、再拿一根木棍如图绑好4、再如图固定5、将螺母用线系好6、如图挂在支架上,观察现象五、活动过程:(一)提问导入小朋友们好,有趣的莱博瑞科学实验课又和大家见面了!小朋友们,你们看看,这是什么?(秋千)你们玩儿过吗?在哪里玩儿过呢?它是怎样玩儿的?会发生什么样有趣的现象呢?2、那这又是什么呢?(钟表)它为什么会摆动呢?它是怎样摆动的呢?(摆动的左右距离是相等的)3、小朋友们,你们见过这个吗?你们知道它叫做什么名字吗?原来它叫做傅科摆。
4、小朋友们,你们知道傅科摆是怎样运动的吗?我们一起来观察一下,你们发现了什么?(傅科摆运动的距离是相等的)5、看,这是哥哥姐姐们自己制作的傅科摆。
它是什么形状的呢?(三角形的)很有趣吧?我们也来制作一个傅科摆吧!2、提问:(1)向上抛泡沫球,小球掉下来是什么原理?(2)小朋友地球引力定律是谁发明的?他是怎么发现的?(二)活动进行中1、材料探索:木棍一共有几根?皮筋跟木棍之间有什么关系?螺丝是做什么用的?把螺丝往上扔会发生什么现象?(掉下来)为什么?(地球引力)。
如果系上绳子,老师的手拉着绳子,在抛螺丝会发生什么现象?(渗透原理)2、幼儿自由探索,教师指导幼儿操作。
3、总结:傅科摆在运动时,受到引力和掉线张力作用而在惯性空间固定平面做匀速运动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
班级:电气 112 学号: 28 姓名:杨雪飞大物演示实验报告项目名称:傅科摆演示实验实验目的:通过傅科摆演示,观察和理解地球的自转规律。
加深对科氏奥利力的理解。
简单操作:1、将单摆拉开一定角度(不要超过底盘限定的范围),使其在竖直平面内摆动。
2、调节底盘上的定标尺,使其方向与单摆的摆动方向一致。
实验现象:经过一段时间(大约 1-2 小时),单摆的摆动面与定标尺方向的夹角发生变化(大约10—— 20 度)。
原理分析:地球自西向东旋转,其角速度3的方向沿地轴指向北极(Z 轴)。
处于北半球某点的运动物体速度为u,那么该物体所受的科氏奥利力的表达式为:f=2mv x w.科氏奥利力 f的方向垂直于一个平面,这个平面是由u和的方向所组成的平面,所以 f垂直于u,使u发生偏转。
傅科摆的演示直接证明了地球自西向东的自转。
在地球的两级,傅科摆的摆动平面24小时转一圈,而在赤道上,傅科摆没有方向旋转的现象;在两极与赤道之间的区域,傅科摆方向的旋转速度介于两者之间。
傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同,说明了地球表面不同地点的线速度不同,因此,傅科摆可以用来确定摆所处的纬度。
实验拓展:1851 年 , 法国著名物理学家傅科(foucaultjeanbernarleon)为验证地球自转进行了一系列壮观的实验 ,所用的实验装置被后人称为傅科摆 . 这也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置.该装置可以显示由于地球自转而产生科氏奥利(coriolis)力的作用效应 ,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象 , 即傅科效应。
实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。
傅科摆的摆锤直径,摆锤质量28kg,摆线长达67m,对于这样的庞然大物 , 一般的大学实验室根本无法容纳得下 , 更不用说在课堂上当堂演示。
因地球自转角速度极小(10 -5/s),故傅科摆振动平面偏转周期t > 105s.为了达到既能模拟傅科摆在地球自转影响下产生的傅科效应 , 同时又可大大缩短演示时间的双重目的 , 可以设计一匀角速转动的转盘来模拟地球的自转,然后考虑用置于该非惯性系中单摆的微小振动来近似傅科摆在地球的南、北两极点的运动。
由于转盘的转动角速度可任意选定 , 从而可人为控制摆振动平面的偏转周期。
但角速度太大时不便观察 , 太小时则周期过大使演示时间过长。
所以应合适的选择转盘角速度。
篇二:大学物理演示实验报告实验一锥体上滚【实验目的】: 1.通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象,使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心,趋于稳定的运动规律。
2.说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体势能和动能的相互转换。
【实验仪器】:锥体上滚演示仪图 1 ,锥体上滚演示仪【实验原理】:能量最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的两根导轨间距小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
【实验步骤】:2.将双锥体置于导轨的低端,松手后双锥体向高端滚去;3.重复第 2 步操作,仔细观察双锥体上滚的情况。
【注意事项】:1.移动锥体时要轻拿轻放,切勿将锥体掉落在地上。
2.锥体启动时位置要正,防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
实验二陀螺进动【实验目的】:演示旋转刚体(车轮)在外力矩作用下的进动。
【实验仪器】:陀螺进动仪图 2 陀螺进动仪【实验原理】:陀螺转动起来具有角动量 I,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r x mg)作用,根据角动量原理 , 其方向也垂直纸面向里。
下一时刻的角动量l+ △l向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。
【实验步骤】:用力使陀螺快速转动,将其倾斜放在支架上,放手后陀螺不仅绕其自转轴转动,而且自转轴还会绕支架旋转。
这就是进动现象。
【注意事项】:注意保护陀螺,快要停止转动时用手接住 , 以免掉到地上摔坏。
实验三弹性碰撞仪【实验目的】:1.演示等质量球的弹性碰撞过程,加深对动量原理的理解。
2.演示弹性碰撞时能量的最大传递。
3.使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。
【实验仪器】:弹性碰撞仪图 3 ,弹性碰撞仪【实验原理】:由动量守恒和能量守恒原理可知:在理想情况下,完全弹性碰撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。
当两个等质量刚性球弹性正碰时,它们将交换速度。
多个小球碰撞时可以进行类似的分析。
事实上,由于小球间的碰撞并非理想的弹性碰撞,还是有能量损失的,故最后小球还是要静止下来。
【实验步骤】:1.调整固定摆球的螺丝,尽量使摆球的中心处于同一直线上;2.拉起最左边的一个摆球,释放,让其撞击其它的摆球,可以观察到最右侧的一个球立即摆起,其振幅几乎等于左边小球的摆幅;3.同时拉起左侧的两个、三个或四个摆球,释放,让其撞击剩余的摆球,可观察到另一侧相同数目的摆球立即摆起,其摆幅几乎等于被拉起摆球的摆幅。
【注意事项】:1.随时注意保持 7 个摆球的球心处于同一直线上; 2.球的摆幅不要太大,否则效果反而不好;4.不要用力拉球,以免悬线断开。
实验四伯努利悬浮球【实验目的】:了解伯努利原理及实验现象【实验仪器】:伯努利悬浮球篇三:傅科摆实验傅科摆实验才旺顿珠、贺闽捐一、傅科简介1819年,让•傅科生于巴黎。
傅科从小喜欢动手做试验,最初傅科学习的是医学,后来才转行学习物理学。
1862 年,傅科使用旋转镜法成果的测定了光速为289000km/s ,这是当时相当了不起的成绩,因此他被授予了骑士二级勋章。
此外,傅科还在实验物理方面做出了一些贡献。
例如改进了照相术、拍摄到了钠的吸收光谱(但是解释是由基尔霍夫做出的)。
傅科傅科摆实验的第二年,即 1852 年,他制造出了回转仪(陀螺仪)-- 也就是现代航空、军事领域使用的惯性制导装置的前身。
此外,他还发现了在磁场中的运动圆盘因电磁感应而产生涡电流,这被命名为傅科电流。
当然,不能忘记的是傅科摆实验,因为这个非常简单的演示了地球自转现象的实验,傅科获得了荣誉骑士五级勋章。
二、历史背景1616 年伽利略接受罗马教廷的审判,当他被迫承认地心说的时候,有人记载说,伽利略喃喃自语道 : 可是地球仍然在动啊 ! 伽利略是否说过这句话已经不可靠,按理说后人杜撰的成分比较大。
很难想象有人听见了伽利略低声说出的异端言论,并且把它记录了下来,更何况当时伽利略已经神志不太清醒。
圣经说大地是不动的 ; 而地球是存在自转和公转。
那么,一个问题是,如何观察到地球的运动 -- 比如自转呢时间回溯到 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。
国葬院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)。
地球真的是在转动啊,有的人不禁发出了这样的感慨。
截止到 2013年,巴黎国葬院中依然保留着 150年前傅科摆实验所用的沙盘和标尺。
不仅仅是在巴黎,在世界各地你都可以看到傅科摆的身影,例如,你可以在北京天文馆看到一个傅科摆的复制品。
三、实验目的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。
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,北京天文馆大厅里就有一个巨大的傅科摆,时时刻刻提醒人们,地球在自西向东自转着。
无论我们认为地球是绕自身轴旋转,或者认为是恒星绕地球旋转而地球处于静止,这都是无关紧北京天文馆傅科摆要的。
四、实验原理悬挂方法:折叠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(如图),从而使摆动平面超然于地球的自转。
1851 年在巴黎万神殿的圆拱屋顶上悬挂一个长约67 米的大单摆,发现在摆的过程中,摆动平面不断作顺时针方向的偏转,从而证明地球是在不断自转。
地球自西向东旋转,其角速度的方向沿地轴指向北极( z 轴,如图1所示)。
处于北半球某点的运动物体速度方向(如图2所示),那么该物体所受的科里奥利力的表达式为:科里奥利力生偏转。
的方向垂直于一个平面,这个平面是由和的方向所组成的平面,所以垂直于 , 使发傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转。
在地球的两极,傅科摆的摆动平面 24 小时转一圈,而在赤道上,傅科摆没有方向旋转的现象;在两极与赤道之间的区域,傅科摆方向的旋转速度介于两者之间。
傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同,说明了地球表面不同地点的线速度不同,因此,傅科摆还可以用于确定摆所处的纬度。
傅科使用了如此巨大的摆是有道理的。
由于地球转动的比较缓慢(相对摆的周期而言),需要一个比较长的摆线才能显示出轨迹的差异。
又因为空气阻力的影响,这个系统必须拥有足够的机械能(一旦摆开始运动,就不能给它增加能量)。
所以傅科选择了一个 28 千克的铁球作为摆锤。
此外,悬挂摆线的地方必须允许摆线在任意方向运动。
傅科正是因为做到了这三点,才能成功地演示出地球的自转现象。
五、历史影响傅科摆,时时刻刻提醒人们,地球在自西向东自转着。
无论我们认为地球是绕自身轴旋转,或者认为是恒星绕地球旋转而地球处于静止,这都是无关紧要的。
不论是在自然界、生活中、或在军事等领域,科里奥利力在很多方面都扮演者重要的角色。
在自然界中:气流涡旋的形成便是空气在向气压中心运动时受到科里奥利力的作用偏离了直线运动轨迹,从而旋转着向低压中心运动,形成了涡旋。
而在南北半球,由于受到科里奥利力作用方向不同,北半球是逆时针的,南半球则相反。
在北半球河流由于受到科里奥利力的作用也会对右岸产生更强的侵蚀作用。
在生活中:由于科里奥利力的影响,北半球的双轨铁路由于右侧受到更大的压力,导致右轨的磨损程度明显大于左轨。