© Erashov V.M.
Nach der bestehenden Theorie geht man davon aus, dass das Foucaultsche Pendel aufgrund der Corioliskraft eine tägliche Drehung der Schwingungsebene durchführt. Ist das so?
Es gibt einen grundlegenden Satz: Die von Kräften in einem Potentialfeld entlang eines geschlossenen Kreises verrichtete Arbeit ist Null. Daraus folgt, dass Geschwindigkeitsänderungen des Systems gleich Null sind und der vom System zurückgelegte Weg gleich Null ist. Das Gravitationsfeld ist das Feld mit dem größten Potenzial, und das oszillierende Foucault-Pendel bewegt sich entlang einer geschlossenen Schleife. Folglich ist die Wirkung der Corioliskraft auf ihn Null. Somit widerspricht die bestehende Theorie grundsätzlich den Grundprinzipien der modernen Wissenschaft.
Ein weiterer Punkt, den wir beachten sollten, ist die Installation eines Foucault-Pendels am Nordpol und die Ausrichtung des Pendels. Die Pendelkugel weicht um den Betrag der Schwingungsamplitude von der Erdrotationsachse ab und nimmt die kinetische Energie ihrer Rotation auf. Lassen Sie uns als nächstes den Ball in freie Schwingungen versetzen; er sollte in der Ebene minimaler Energie schwingen, das heißt in einer Ebene, die starr mit der rotierenden Erde verbunden ist, und die Ebene seiner Schwingungen wird sich nicht relativ zur Erde drehen, oder besser gesagt, es wird sich zusammen mit der Erde drehen. Und damit das Pendel eine sichtbare Drehung ausführt (für einen Menschen auf der Erde), muss eine zusätzliche Kraft auf das Foucault-Pendel einwirken, nicht jedoch die Zentrifugalkraft der Erdrotation, die, wie wir festgestellt haben, nicht als Funktion dienen kann eine Rotationsquelle der Pendelebene. Die Zentrifugalkraft ist nur in der Lage, den Gleichgewichtspunkt des Pendels von der Lotlinie weg zum Schwerpunkt der Erde zu verschieben, erzeugt aber keine Rotationsbewegung des Pendels.
Als nächstes betrachten wir einen weiteren Punkt: Wenn wir am selben Nordpol einen mentalen tiefen Brunnen graben und ein langes Lot hineinlassen. Wäre die Erde allein im Weltraum, dann wäre das Lot trotz der Erdrotation immer streng auf den Massenschwerpunkt gerichtet und würde keine Schwingungen ausführen. Dies beweist einmal mehr, dass die Zentrifugalkraft des Foucault-Pendels seine Schwingungsebene nicht schwingt oder dreht. Doch im Weltraum gibt es neben der Erde auch andere Körper, zum Beispiel den Mond. Mal sehen, wie sich der Mond auf die lange hypothetische Lotlinie verhält, die wir am Pol platziert haben. Jetzt wird die Lotlinie nicht unbedingt auf den Massenschwerpunkt der Erde gerichtet, sondern auf den Anziehungspunkt des Erde-Mond-Systems, der immer auf einer geraden Linie liegen sollte, die die Massenschwerpunkte der Erde und des Mondes verbindet , aber in einem Abstand proportional zur Gravitationskraft des Mondes vom gleichen Massenschwerpunkt der Erde. In Wirklichkeit wird ein solcher Punkt nur wenige Dutzend Meter vom Massenschwerpunkt der Erde entfernt sein. Und dieser Punkt wird eine tägliche Rotationsbewegung relativ zum Erdmittelpunkt ausführen. Die Länge des Tages sollte in diesem Fall zwar nicht der Sonne, sondern der des Mondes entnommen werden, was 24 Stunden und 50 Minuten entspricht. Somit haben wir festgestellt, dass die Anwesenheit des Mondes dazu führt, dass sich das Ende des Lots am Erdpol im Laufe der Mondtage gegen den Uhrzeigersinn dreht. Und da das Lot das gleiche Foucault-Pendel ist, nur nicht gespannt, haben wir festgestellt, dass das Ende jedes am Pol aufgehängten Pendels eine Rotationsbewegung mit der Periode eines Mondtages ausführt. Bitte beachten Sie, dass das Foucaultsche Pendel am Pol nach der anerkannten Theorie eine Rotationsbewegung mit der Periode eines Sonnentages und nach unserer Theorie eines Mondtages ausführt. Wir stellen auch fest, dass der Einfluss des Mondes auf die Rotation der Schwingungsebene des Foucault-Pendels ganz klar besteht, egal welcher Theorie wir uns anschließen, da die Gravitationskraft des Mondes eine reale Sache ist. Eine andere Sache ist, wie empfindlich diese Kraft für ein Foucault-Pendel ist; es könnte sich herausstellen, dass sie in der Praxis winzig ist, wir keine Berechnungen durchgeführt haben und keine echte Rotationsquelle der Ebene eines Foucault-Pendels (künstlich) sein kann. Warum haben wir das Wort künstlich eingeführt? Tatsache ist, dass die Erde selbst ein natürliches Pendel ist; die Rotationsachse macht oszillierende Bewegungen relativ zum Schwerpunkt, wie ein Metronom, auch mit einer Periode von Mondtagen. Die Erde spürt genau die Anziehungskraft des Mondes und ihr Hauptpendel schwingt im Takt der Bewegung des Mondes und führt dadurch erzwungene Schwingungen aus. Erinnern wir uns daran, dass es neben den erzwungenen Schwingungen auch natürliche Schwingungen der Erdpole mit der Chandler-Frequenz (428-430 Tage) gibt. ), aber natürliche Schwingungen haben eine sehr hohe Frequenz, um die Rotationsgeschwindigkeit der Schwingungsebene künstlicher Foucault-Pendel zu beeinflussen. Im Moment werden wir uns nur für erzwungene Schwingungen interessieren, deren Frequenz nahezu täglich ist. Wir haben festgestellt, dass die Erde unter dem Einfluss der Anziehungskraft des Mondes im Laufe der Mondtage erzwungene Schwingungen (Rotationen) der Pole ausführt. Wenn ein künstliches Foucault-Pendel auf der Erde installiert wird, sollten seine Schwingungen durch die täglichen Schwankungen der Erdpole beeinflusst werden, damit sie die Schwingungsebene des Foucault-Pendels drehen können. Darüber hinaus hängt die Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit des Foucault-Pendels sowohl in der bestehenden als auch in der vorgeschlagenen Theorie vom Sinus des Winkels zwischen der Rotationsachse der Erde und dem Ort des Pendels ab. Das heißt, nach unserer Theorie dreht sich das Foucault-Pendel nicht am Äquator, sondern erfährt nach unserer Theorie einen erzwungenen Schwung in der Äquatorebene, das heißt, ein solches Pendel kann ohne Zufuhr schwingen Energie eines Menschen, die Energie wird dem Pendel vom Mond zugeführt.
Wir haben nur den Einfluss der Schwerkraft des Mondes berücksichtigt; wir müssen auch die Schwerkraft der Sonne berücksichtigen, die zwar 2,3-mal schwächer auf terrestrische Prozesse einwirkt als die des Mondes, aber von Bedeutung ist. Die Anziehungskraft der Sonne dreht die Schwingungsebene des Foucaultschen Pendels mit der Periode eines Sonnentages. Wenn Erde, Mond und Sonne in einer Reihe stehen, fällt die Periode der Sonnenschwingung mit der Periode der Mondschwingung zusammen. In solchen Momenten kann das Foucault-Pendel die Rotationsgeschwindigkeit der Schwingungsebene beschleunigen. Ist dies nicht das Phänomen, das Maurice Allais 1954 entdeckte? Obwohl wir nicht ausschließen, dass der Maurice-Elle-Effekt andere Phänomene beinhalten könnte, die der Wissenschaft noch nicht bekannt sind. Wir planen beispielsweise, in Zukunft den Einfluss eines Magnetfelds auf die Rotationsgeschwindigkeit der Schwingungsebene eines Foucault-Pendels zu betrachten, dies wird jedoch in anderen Artikeln behandelt. Wir beschränken uns vorerst auf das vorgestellte Material.
In dieser Arbeit stellten wir eine alternative Theorie der Rotation der Schwingungsebene eines Foucaultschen Pendels vor. Lassen Sie uns gesondert hervorheben, wir leugnen nicht das Vorhandensein der Coriolis-Beschleunigung und ihren Einfluss auf einzelne Phasen des Pendelschwingens, sondern behaupten, dass dies im Allgemeinen für den Zyklus gilt (dies wird durch den Satz über die Arbeit in einem Potentialfeld entlang a ausgedrückt). geschlossener Regelkreis) ist die Arbeit der Corioliskraft gleich Null. Lassen Sie uns auch hervorheben, dass nach der bestehenden Theorie die Rotationsgeschwindigkeit des Pendels am Pol einer Umdrehung pro Sonnentag, also in 24 Stunden, entspricht und nach unserer Theorie dem Mondtag entspricht von 24 Stunden 50 Minuten. Beachten wir auch einen sehr interessanten Punkt: Wenn wir an der traditionellen Theorie festhalten, dann sollte es auf der Erde einen Breitengrad geben, in dem die Rotationsgeschwindigkeit des Pendels durch die Coriolis-Kraft mit der Frequenz der erzwungenen Schwingungen, also mit der, übereinstimmt Mondtag; nennen wir diese Zone die Resonanzzone. Berechnungen zeigen, dass eine solche Zone nicht sehr weit vom Pol entfernt ist und kaum Auswirkungen auf das Alltagsleben hat, da sie sich in einer dünn besiedelten Zone und unter ewigem Eis befindet, was verhindert, dass sich die Meereswellen aufklären, wenn auch nur die inneren kann eine Gefahr für U-Boote darstellen. Aber der Logik der Dinge zufolge sollte es die nächste Resonanzzone geben, in der die Rotationsgeschwindigkeit des Pendels dem Doppelten des Mondtages entspricht und die natürlichen Schwingungen jedes zweite Mal mit den erzwungenen zusammenfallen. In einer solchen Zone können Ozeanschwingungen (sie sind in gewisser Weise auch ein Foucault-Pendel) mit der Zirkulation des Mondschwerkraftpunkts in Resonanz treten. In dieser Zone sollte die seismische Aktivität erhöht werden. Somit gibt diese Arbeit Wissenschaftlern das Recht zu wählen, entweder eine alternative Theorie zu akzeptieren oder an der alten festzuhalten, dann aber nach Resonanzzonen auf der Erde zu suchen.
Primäre Quellen
1. A.N. Matveev „Mechanik und Relativitätstheorie“, M, 1976.
2. „Probleme mit dem Foucault-Pendel“ http://qaxa.ru/zemla-luna/420-2010-02-03-16-41-48.html
11.06.2015
Als ich gestern die Arbeit veröffentlichte, kamen mir Zweifel, dass es auf der Grundlage des FUNDAMENTALEN Theorems über die Arbeit der Kräfte in einem Potentialfeld entlang einer geschlossenen Rotationsschleife der Schwingungsebene eines Foucaultschen Pendels keine Corioliskraft geben sollte , aber sie scheinen zu existieren, und für die nördliche Hemisphäre ist diese Rotation antizyklonal. Erinnern wir uns daran, dass in einem Antizyklon Luftmassen absinken und durch ihre Coriolis-Beschleunigung im Uhrzeigersinn rotieren, während in einem Zyklon Luftmassen aufsteigen und durch ihre Coriolis-Beschleunigung gegen den Uhrzeigersinn rotieren (wir sprechen von der nördlichen Hemisphäre). Wenn Luftmassen nicht steigen oder fallen, sondern sich einfach in irgendeine Richtung bewegen, egal in welche Richtung, manifestiert sich die Cooriolis-Beschleunigung nicht und sollte theoretisch auch nicht existieren. Das Foucault-Pendel hebt und senkt sich, was bedeutet, dass es durch seine Coriolisbeschleunigung in die eine und dann in die andere Richtung gedreht wird. Wenn es also keine Höhenänderung gibt, sollte der Gesamteffekt Null sein, das heißt, das Pendel sollte sich nicht aufgrund der Coriolis-Beschleunigung drehen (wie wir oben herausgefunden haben, kann es trotz der Periode durch andere Kräfte gedreht werden). wird dann proportional zum Mondtag sein, nicht zum Sonnentag). Aber wenn trotz allem die Coriolis-Beschleunigung das Pendel mit antizyklonaler Drehung dreht (das Pendel geht nach unten), dann ist die Schlussfolgerung die folgende: Die Erde in diesem historischen Stadium KOMPRIMIERT (!).
12.06.2015
Rezensionen
„Wenn Luftmassen nicht steigen oder fallen, sondern sich einfach in irgendeine Richtung bewegen, egal in welche Richtung, manifestiert sich die Coriolis-Beschleunigung nicht und sollte theoretisch auch nicht existieren“ – das ist nicht wahr.
Bei einer Bewegungsgeschwindigkeit ungleich Null wirkt zusätzlich die Corioliskraft.
Die Coriolis-Beschleunigung wirkt, wenn sich ein sich bewegender Körper entlang eines variablen Rotationsradius der Erde bewegt, sich der Rotationsradius nicht ändert und es keine Coriolis-Beschleunigung gibt.
Absolut nicht wahr. Nehmen wir an, ein Fluss fließt parallel – der Rotationsradius der Erde ist konstant und die Corioliskraft wäscht das rechte Ufer weg.
Ich habe mir das Universitätslehrbuch „Mechanics and Theory of Relativity“ von A.N. angesehen. Matwejewa. Die Antwort ist nicht zu Ihren Gunsten, und lasst uns der Demagogie hier ein Ende setzen.
Warum haben Sie angefangen, „Demagogie“ zu beschimpfen? Dies ist nur eine wissenschaftliche Frage, Sie können sie klären, ohne zu fluchen.
Haben Sie nicht gehört, dass ALLE Flüsse auf der Nordhalbkugel, egal wo sie fließen, aufgrund der Corioliskraft das rechte Ufer wegspülen?
Wir sind unseres reichhaltigen Wissens überdrüssig, weil wir Wasser in einem Mörser zerstampfen. In Bezug auf Flüsse ist dies eine Binsenweisheit, aber es sollte nicht so verstanden werden, dass das rechte Ufer vollständig weggespült wird. Sind Sie schon einmal an Flüssen entlang gelaufen? Die Ufer werden überwiegend wechselweise weggeschwemmt, wobei es sich in erster Linie um eine Zentrifugalströmung handelt. Der Effekt der Coriolis-Beschleunigung lässt sich nur durch sorgfältige Untersuchung und Sammlung einer Vielzahl von Daten erkennen. Punkt, wir beenden die Diskussion, ich wurde nicht als Ihr Lehrer eingestellt. Ich werde alle Ihre nachfolgenden Werke löschen.
Du kannst die Wäsche waschen, Wladimir, aber das ist dumm. Dabei geht es nicht um die Flüsse selbst, sondern um die Anwesenheit oder Abwesenheit der Coriolis-Kraft. Und im obigen Fall liegen Sie falsch.
Ich gebe ein zweites Beispiel: Die rechte Schiene in Zugrichtung (Bewegung in eine Richtung) verschleißt auf jeden Fall stärker. Und auch wegen der Corioliskraft.
Wenn Sie diese Kraft nicht verstehen, wie können Sie dann über das Foucaultsche Pendel diskutieren?
Wer von uns hat Unrecht?
Ihre Argumente werden nicht richtig verwendet. Ich leugne nicht die Präsenz von Coriolis-Kräften in der Natur. Ja, das Ufer wird weggespült und die Schienen nutzen sich ab, aber das verhindert nicht, dass die Corioliskräfte wirken, wenn sich der Körper entlang des Meridians bewegt, nicht aber, wenn er sich entlang der Parallelen bewegt.
Wenn Sie mir nicht glauben, dann diskutieren Sie mit den Wissenschaftlern, die die Lehrbücher schreiben. Hier ist ein Zitat aus dem Lehrbuch für Universitäten von A.N. Matveev „Mechanics and Theory of Relativity“, M, 1976. (S. 405):
Ist die Geschwindigkeit parallel zur Rotationsachse gerichtet, so tritt keine Coriolisbeschleunigung auf, da in diesem Fall benachbarte Punkte der Flugbahn die gleiche Übertragungsgeschwindigkeit haben.“
Ende des Zitats.
Auf Wiedersehen!
Matveev hat absolut recht! wie jedes Mechaniklehrbuch. Nur die Parallelen verlaufen nicht parallel zur Erdrotationsachse, sondern senkrecht. Zeichnen Sie abschließend ein dreidimensionales Diagramm des Globus und Sie werden es selbst sehen!
Wenn Sie so akribisch sind und Bewegungen entlang eines konstanten Radius nicht als parallel zur Rotationsachse erkennen wollen, dann schauen Sie sich im selben Lehrbuch die Herleitung der Formel für die Coriolis-Beschleunigung an. Dort wird übrigens der Fall der Bewegung eines Körpers mit konstantem Rotationsradius gesondert betrachtet. Hier werden keine Formeln geschrieben, sonst würde ich zu dieser Schlussfolgerung kommen, es ist ganz einfach. Dort wird die Zentrifugalbeschleunigung als Quadrat der Summe der relativen und tragbaren Winkelgeschwindigkeiten pro Rotationsradius geschrieben. Wenn das Quadrat der Summe aufgedeckt wird, werden drei Terme gebildet (Schulkurs): das Quadrat des ersten Termes plus das doppelte Produkt des ersten Termes mit dem zweiten plus dem Quadrat des zweiten Termes. Das Doppelprodukt der tragbaren Winkelgeschwindigkeit der Geschwindigkeit mit der Relativgeschwindigkeit und dem Rotationsradius wird von Matveev auch Coriolis-Beschleunigung genannt. Es scheint formal zu existieren, wenn sich ein Körper entlang einer Parallele bewegt, aber Matveev sagt auch, dass alle drei Beschleunigungen (relativ, translatorisch und Coriolis), wenn sich ein Körper entlang eines Kreises mit konstantem Radius bewegt, auf das Rotationszentrum gerichtet sind. Wenn derselbe Ausdruck als absolute Beschleunigung geschrieben wird, wird er nur auf die Zentrifugalbeschleunigung reduziert, ohne jegliche Coriolis-Beschleunigung. Der physikalische Kern dieser ganzen Aufregung besteht darin, dass, wenn sich ein Körper entlang einer Parallele bewegt, keine Beschleunigungen auftreten, die das rechte Ufer oder die rechte Schiene wegspülen, selbst wenn einer der Terme der Entwicklung formal Coriolis-Beschleunigung genannt wird (die wahre Coriolis-Beschleunigung ist immer). Senkrecht zur Relativgeschwindigkeit gerichtet, ist es das, was das Ufer und die Schiene wegspült. Dies ist jedoch nur bei der Körperbewegung entlang des Meridians der Fall. Muss die Bewegung in Komponenten zerlegt werden?
Sie haben sich mit komplexen Fällen, dem Vorhandensein relativer und tragbarer Beschleunigungen verwechselt. Wofür ist das? Betrachten Sie die einfachste Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit. Hier ist die Corioliskraft:
Wobei v die Geschwindigkeit der Relativbewegung ist; ω ist der Vektor der Winkelgeschwindigkeit der Erde.
Beachten Sie, dass die Kraft maximal ist, wenn die Vektoren v und ω senkrecht zueinander stehen. Dies entspricht genau dem Fall einer Bewegung entlang einer Parallele.
Wir haben keine Unstimmigkeiten bezüglich des Coriolis-Wertes (im weiteren Sinne). Die einzige Diskrepanz besteht darin, dass im Fall eines Körpers, der sich entlang einer Parallele bewegt, für mich und Matveev, ich betone, dass Matveev dies ausdrücklich vorschreibt, alle Beschleunigungen auf das Rotationszentrum gerichtet sind und in Ihrem Fall die senkrechte Komponente von irgendwoher genommen wird . Die senkrechte Komponente ist nur bei der Bewegung entlang des Meridians (im allgemeinen Fall eine Projektion auf den Meridian) und nur in diesem Fall vorhanden.
Die Corioliskraft ist auf die Rotationsachse gerichtet, wenn sich der Körper von Ost nach West bewegt. Wenn die Bewegung von West nach Ost gerichtet ist, wirkt die Kraft vom Zentrum aus (fällt in ihrer Richtung mit der Zentrifugalkraft zusammen).
Zitat:
Ich habe keine „senkrechte Komponente“.
Ende des Zitats.
Also haben wir es herausgefunden. Die Tatsache, dass „zur Mitte“ oder „von der Mitte“ ist eine zehnte Sache. Der rote Faden unseres Streits ist, ob es bei der Bewegung entlang einer Parallele eine Komponente der Coriolisbeschleunigung gibt, die senkrecht zur Übertragungsgeschwindigkeit gerichtet ist, denn diese wäscht die Ufer weg, verschleißt die Schienen und dreht die Schwingebene des Pendels .
Es stellt sich heraus, dass wir vergeblich gestritten haben; es gibt keine solche Komponente.
Danke für die Schulung.
Erstens nicht die Übertragungsgeschwindigkeit, sondern die relative Geschwindigkeit. Die Corioliskraft steht IMMER senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit. Und es gibt eine solche Kraft, wenn man sich entlang einer Parallele bewegt.
Es war nicht umsonst, dass sie gestritten haben, und es scheint, dass Sie immer noch Widerstand leisten :-) Das ist vergebens!
Zunächst zur Terminalologie. Wenn Sie sich entlang einer Parallele bewegen, stimmen die tragbare und die relative Geschwindigkeit in der Richtung überein. In diesem Fall ist Ihre Korrektur nicht sinnvoll. Und wenn wir über die Bedeutung sprechen, dann sprechen wir konkret von tragbarer Geschwindigkeit, also von der Geschwindigkeit aus der Erdrotation (transportabel) und nicht von der Geschwindigkeit des Körpers relativ zur Erde (relativ).
Zweitens ist die Coriolisbeschleunigung IMMER senkrecht zur Relativgeschwindigkeit gerichtet. Ja, dem kann man kaum widersprechen, das ist so, aber in diesem Fall ist die Coriolis-Beschleunigung auf das Rotationszentrum gerichtet (und nicht irgendwo daneben, Matveev spricht auch darüber), also auf die Richtungen des Die Coriolisbeschleunigung und die Zentrifugalbeschleunigung sind entweder gleich oder entgegengesetzt, je nachdem, wie sich der Körper bewegt (in Richtung der Erdrotation oder entgegen dieser). Nur in einer Sache haben Sie Recht: Das Rotationszentrum (für einen beliebigen Breitengrad) fällt nicht mit dem Schwerpunkt der Erde zusammen, daher gibt es immer eine Art horizontale Projektion sowohl für die Zentrifugal- als auch für die Coriolis-Beschleunigung. Für Sie ist das aber kein Trost, denn im untersuchten Beispiel ist die Zentrifugalbeschleunigung mehr als 200-mal größer als die Coriolisbeschleunigung. Es stellt sich heraus, dass man sie für praktische Berechnungen bei der Bewegung entlang einer Parallel-Coriolis-Beschleunigung getrost vernachlässigen kann.
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Dass sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, ist heute jedem Schulkind bekannt. Allerdings waren die Menschen nicht immer davon überzeugt: Es ist ziemlich schwierig, die Rotation der Erde auf ihrer Oberfläche zu erkennen. Natürlich kann man vermuten, dass die tägliche Bewegung der Himmelskörper durch die Himmelssphäre eine Manifestation der Erdrotation ist. Aber wir sehen dieses Phänomen genau als die Bewegung der Sonne und der Sterne über den Himmel.
Mitte des 19. Jahrhunderts gelang es Jean Bernard Leon Foucault, ein Experiment durchzuführen, das die Rotation der Erde recht anschaulich demonstrierte. Dieses Experiment wurde mehrmals durchgeführt und der Experimentator selbst stellte es 1851 im Pantheon-Gebäude in Paris öffentlich vor.
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Das Gebäude des Pariser Pantheons in der Mitte wird von einer riesigen Kuppel gekrönt, an der ein 67 m langer Stahldraht befestigt war. An diesem Draht hing eine massive Metallkugel. Verschiedenen Quellen zufolge lag die Masse des Balls zwischen 25 und 28 kg. Der Draht wurde so an der Kuppel befestigt, dass das resultierende Pendel in jeder Ebene schwingen konnte.
Das Pendel oszillierte über einem runden Sockel mit einem Durchmesser von 6 m, an dessen Rand eine Sandrolle gegossen war. Bei jedem Pendelschwung hinterließ ein scharfer Stab, der von unten an der Kugel befestigt war, eine Spur auf der Walze und fegte Sand vom Zaun weg.
Um den Einfluss der Aufhängung auf das Foucault-Pendel zu eliminieren, werden spezielle Aufhängungen verwendet (Abb. 4). Und um einen Seitenschub zu vermeiden (also damit das Pendel streng in der Ebene schwingt), wird der Ball zur Seite genommen, an die Wand gebunden und dann das Seil durchgebrannt.
Die Schwingungsdauer eines Pendels lässt sich bekanntlich nach folgender Formel berechnen:
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Wenn wir in diese Formel die Länge des Pendels l = 67 m und den Wert der Beschleunigung des freien Falls g = 9,8 m/s 2 einsetzen, finden wir, dass die Schwingungsdauer des Pendels in Foucaults Experiment T ≈ 16,4 s betrug.
Nach jeder Periode hinterließ die Stabspitze im Sand eine neue Markierung, die etwa 3 mm von der vorherigen entfernt war. Während der ersten Stunde der Beobachtung drehte sich die Ebene des Pendelschwungs um einen Winkel von etwa 11° im Uhrzeigersinn. Die Ebene des Pendels vollendete in etwa 32 Stunden eine vollständige Umdrehung.
Foucaults Erlebnis machte einen großen Eindruck auf die Menschen, die es beobachteten und die die Bewegung des Globus direkt zu spüren schienen. Zu den Zuschauern, die das Experiment beobachteten, gehörte auch L. Bonaparte, der ein Jahr später von Napoleon III. zum Kaiser von Frankreich ernannt wurde. Für die Durchführung eines Experiments mit einem Pendel wurde Foucault mit der Ehrenlegion, der höchsten Auszeichnung Frankreichs, ausgezeichnet.
In Russland wurde in der Isaakskathedrale in Leningrad ein 98 m langes Foucault-Pendel installiert. Normalerweise wurde ein so erstaunliches Experiment gezeigt – eine Streichholzschachtel wurde etwas von der Rotationsebene des Pendels entfernt auf den Boden gelegt. Während der Führer über das Pendel sprach, drehte sich seine Rotationsebene und die auf der Kugel montierte Stange stieß die Kiste um.
Das Experiment basierte auf einer damals bereits bekannten experimentellen Tatsache: Die Schwingebene eines Pendels an einem Faden bleibt unabhängig von der Drehung der Basis, an der das Pendel aufgehängt ist, erhalten. Das Pendel ist bestrebt, die Bewegungsparameter in einem Trägheitsbezugssystem zu bewahren, dessen Ebene relativ zu den Sternen bewegungslos ist. Wenn Sie ein Foucault-Pendel an einem Pol platzieren, bleibt die Ebene des Pendels unverändert, während sich die Erde dreht, und Beobachter, die sich mit dem Planeten drehen, sollten sehen, wie die Ebene des Pendels schwingt, ohne dass Kräfte auf sie einwirken. Somit ist die Rotationsperiode des Pendels am Pol gleich der Rotationsperiode der Erde um ihre Achse – 24 Stunden. In anderen Breitengraden ist die Periode etwas länger, da das Pendel durch Trägheitskräfte beeinflusst wird, die in rotierenden Systemen entstehen – Corioliskräfte. Am Äquator dreht sich die Ebene des Pendels nicht – die Periode ist gleich unendlich.
Um die tägliche Rotation der Erde experimentell zu demonstrieren, verwenden viele Universitäten, Planetarien und Bibliotheken ein Foucaultsches Pendel. ich werde es erzählen über die Tempel, in denen diese Erfahrung demonstriert wurde oder derzeit demonstriert wird.
Pantheon, Paris
Der französische Physiker Jean Bernard Leon Foucault (1819–1868) demonstrierte sein Experiment erstmals am 8. Januar 1851. Im Keller seines Hauses in Paris führte der Physiker ein Experiment mit einem 2 Meter langen Pendel durch. Das Experiment erregte zunehmendes Interesse und bereits im März desselben Jahres wurde es öffentlich unter der Kuppel des Pantheons in Paris durchgeführt.
Im Pantheon-Gebäude hängte der Wissenschaftler eine 28 Kilogramm schwere Metallkugel an einem 67 Meter langen Stahldraht auf. An der Unterseite der Metallkugel wurde eine Spitze angebracht. Durch die Halterung konnte das Pendel frei in alle Richtungen schwingen. Vor dem Start wurde das Pendel zur Seite bewegt und mit einem Seil festgebunden, das anschließend ausgebrannt wurde – so konnte ein seitlicher Schub vermieden werden. Das Pendel schwang über einem umzäunten Bereich mit einem Durchmesser von 6 m. Entlang des Durchmessers des Bereichs wurde ein Sandweg gegossen, und während sich das Pendel bewegte, hinterließ seine Spitze Spuren im Sand. Nach ein paar Minuten bemerkte man, dass sich die Schwingungsebene des Pendels verändert hatte.
In etwa 32 Stunden machte das Pendel eine vollständige Umdrehung und zeichnete die Flugbahn seiner Rotation auf dem Sand nach. Mit Hilfe dieses Experiments konnte die tägliche Rotation der Erde anschaulich nachgewiesen werden. Noch spektakulärer lässt sich das Experiment gestalten, wenn man am Rand der Pendelbahn einen Gegenstand platziert, der nach einiger Zeit umgeworfen wird.
Wie beweist eine Änderung der Schwingungsebene eines Pendels die Rotation der Erde? Nach den Gesetzen der Physik verändert ein Pendel seine Schwingungsebene nicht. Aber der Sand oder die für das Experiment platzierten Gegenstände rotieren mit der Erdoberfläche bei ihrer täglichen Kreisbewegung und landen irgendwann in der Ebene des Pendelschwungs.
Je länger der Faden ist, an dem die Metallkugel hängt, desto größer ist die Rotation, die in einer Periode ausgeführt wird. Dementsprechend wird bei der Demonstration der Funktionsweise eines Foucault-Pendels in sehr hohen Gebäuden, beispielsweise in Kirchen, die Rotation der Erde stärker spürbar und das Experiment selbst spektakulärer.
Das Foto zeigt eine moderne Kopie eines Foucault-Pendels und eine Steinstatue einer ägyptischen Katze. (Foto)
Fukusaiji, Nagasaki
In der japanischen Stadt Nagasaki auf der Insel Kyushu gibt es eine ungewöhnliche buddhistische Tempelanlage. Fukusaiji wurde 1628 von chinesischen Mönchen aus der Provinz Fujian gegründet, aber am 9. August 1945 bei einer Atomexplosion zerstört. Das Kloster wurde zum Gedenken an die 1979 Getöteten restauriert. Jeden Tag um genau 11.02 Uhr, während der Explosion der Atombombe, läutet die Tempelglocke.
Die Form des Tempel-Mausoleums ähnelt einer riesigen Schildkröte, auf deren Panzer sich eine große weiße Statue der Göttin der Barmherzigkeit Kannon befindet. Die 18 Meter hohe und 35 Tonnen schwere Skulptur besteht aus einer Aluminiumlegierung.
Im Tempel hängt ein Foucault-Pendel über den Überresten von 16.500 im Zweiten Weltkrieg getöteten Menschen. Im Inneren der Statue befindet sich ein 25 Meter langes Kabel.
Das Foto zeigt das Innere des Tempels. Das Kabel des Foucaultschen Pendels tritt aus einem goldenen Loch im Gewölbe hervor und senkt sich hinter ein Metallgeländer auf den Boden.
Fotos: +
Basilika San Petronio, Bologna
Der vielleicht geeignetste Ort, um Foucaults Pendel zu demonstrieren, war die italienische „Stadt der Wissenschaften“, wo die älteste Universität Europas gegründet wurde (1088). Die Kathedrale von Bologna, die dem Schutzpatron der Stadt, dem Heiligen Bischof Petronius, gewidmet ist, wurde über mehrere Jahrhunderte hinweg, beginnend im Jahr 1390, erbaut. Die Basilika besticht durch ihre Größe: Die Länge des Gebäudes beträgt 132 Meter, die Breite 60 Meter, die Höhe der Gewölbe 45 Meter.
Die Kathedrale veranschaulicht nicht nur Foucaults Erlebnis (auf dem Foto im Hintergrund). Giovanni Domenico Cassini (1625-1712), Professor für Astronomie an der Universität Bologna, markierte 1665 im Inneren der Kathedrale auf dem Boden einen 66,8 m langen Meridian, auf dem man durch ein Loch im Dach die Bewegung des Sonnenstrahls beobachten kann des Tempels und markieren Sie die Tage und Monate.
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Kirche St. Johannes, Vilnius
Das einzige Foucault-Pendel in Litauen befindet sich in einer katholischen Kirche. Benannt nach St. Johannes der Täufer und St. Die Kirche des Evangelisten Johannes wurde im 18. Jahrhundert nach dem Entwurf von Johann Christoph Glaubitz (1700–1767) erbaut. Sie können das Pendel im Wissenschaftsmuseum sehen, indem Sie in die zweite Etage des 68 Meter hohen Glockenturms gehen.
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Sophienkathedrale, Wologda.
In Russland wurde während der Sowjetzeit die erste Ausstellung von Foucaults Erfahrungen vom Staatlichen Museum, der Union militanter Atheisten und der Gesellschaft für Lokalgeschichte vorbereitet. Die Demonstration fand während der Anti-Oster-Kampagne 1929 in der Sophienkathedrale von Wologda statt. Im Gebäude wurde eine antireligiöse Ausstellung organisiert und das Pendel wurde zu einem seiner Exponate. Der 18 Meter lange Faden wurde an Metallverbindungen im Innenraum aufgehängt. (Foto 1917-1950)
St. Isaakskathedrale, St. Petersburg
In der Osternacht vom 11. auf den 12. April 1931 wurde Jean Foucaults Pendel in der Isaakskathedrale vorgeführt. Tausende Zuschauer waren Zeugen des wissenschaftlichen Triumphs. Eine an der Kuppel hängende Bronzekugel wurde aktiviert, um die Rotation der Erde visuell zu demonstrieren. Die Länge des Fadens betrug 98 m – die längste in der gesamten Geschichte der Demonstration des Experiments.
Das Pendel wurde 1986 entfernt und die Skulptur einer Taube, ein Symbol des Heiligen Geistes, in die Mitte der Kuppel zurückgebracht, wo zuvor das Kabel befestigt worden war. Jetzt wird Foucaults Pendel im Keller der Isaakskathedrale in der Gedenkausstellung „To Be Remembered“ aufbewahrt.
Die Zeitschrift „Museum World“ (Nr. 10, 2016) berichtet, dass bereits 1901 in der Kathedrale St. Isaak von Dalmatien demonstrierte die Erfahrung von Jean Foucault. Allerdings nicht in der Mitte, unter der Kuppel, sondern im Gewölbe des Seitenbogens.
Blick auf den Dekabristenplatz und die Isaakskathedrale. 1930-1936
Ausstellung des Staatlichen Antireligiösen Museums im Gebäude der Isaakskathedrale. Leningrad, 1931
Schüler erklären an einem Modell das Experiment mit einem Foucaultschen Pendel. Staatliches Antireligiöses Museum. 1930er Jahre
Ausstellung des Staatlichen Antireligiösen Museums. 1930er Jahre Ein Modell, das dabei half, die Essenz der Erfahrung zu verstehen.
Im selben Artikel wird auch angegeben, dass der Ort des Experiments zu Sowjetzeiten abgerissen wurde. St.-Andreas-Kathedrale in Kronstadt. Erfahrungen damit wurden am Ende des ersten Jahrzehnts des 20. Jahrhunderts nachgewiesen.
Jean Bernard Leon Foucault. Spätestens 1868. Foto: Commons.wikimedia.org / Léon Foucault
Was ist ein Foucaultsches Pendel?
Mitte des 19. Jahrhunderts erfand Jean Foucault ein Gerät, das die Rotation der Erde anschaulich demonstrierte. Zunächst führte der Wissenschaftler im engen Kreis ein Experiment durch. Louis Bonaparte erfuhr später von dieser Erfahrung. Im Jahr 1851 lud der spätere französische Kaiser Napoleon III. Foucault ein, das Experiment öffentlich unter der Kuppel des Pantheons in Paris zu wiederholen.
Während des Experiments nahm Foucault ein 28 kg schweres Gewicht und hängte es an einem 67 m langen Draht an der Spitze der Kuppel auf. Am Ende des Gewichts befestigte der Wissenschaftler eine Metallspitze. Das Pendel schwang über einem runden Zaun, an dessen Rand Sand geschüttet wurde. Bei jedem Pendelschwung warf ein scharfer Stab, der am Boden der Ladung befestigt war, Sand etwa drei Millimeter von der vorherigen Stelle ab. Nach etwa zweieinhalb Stunden wurde deutlich, dass sich die Schwingebene des Pendels relativ zum Boden im Uhrzeigersinn drehte. In einer Stunde drehte sich die Schwingungsebene um mehr als 11°, und in etwa 32 Stunden vollführte sie eine vollständige Umdrehung und kehrte in ihre vorherige Position zurück. Foucault bewies damit, dass das Foucaultsche Pendel keine Änderung der Schwingungsebene zeigen würde, wenn sich die Erdoberfläche nicht drehen würde.
Für die Durchführung dieses Experiments wurde Foucault mit der Ehrenlegion, der höchsten Auszeichnung Frankreichs, ausgezeichnet. Foucaults Pendel verbreitete sich anschließend in vielen Ländern. Bestehende Geräte sind grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip konzipiert und unterscheiden sich voneinander in den technischen Parametern und der Gestaltung der Standorte, an denen sie installiert werden.
Wie kann sich die Rotationsebene eines Pendels ändern?
Die Rotationsebene des Pendels wird sowohl vom Breitengrad des Installationsorts als auch von der Länge der Aufhängung beeinflusst (lange Pendel drehen sich schneller).
Ein am Nord- oder Südpol platziertes Pendel dreht sich alle 24 Stunden. Ein am Äquator montiertes Pendel dreht sich überhaupt nicht, das Flugzeug bleibt bewegungslos.
Foucault-Pendel im Pariser Pantheon. Foto: Commons.wikimedia.org / Arnaud 25
Wo kann man ein Foucaultsches Pendel sehen?
In Russland kann das funktionierende Foucault-Pendel im Moskauer Planetarium der Sibirischen Föderalen Universität, im Atrium der 7. Etage der Fundamentalbibliothek der Moskauer Staatsuniversität, in den Planetarien St. Petersburg und Wolgograd sowie an der Wolga-Föderalen Universität besichtigt werden Kasan.
Foucault-Pendel im interaktiven Museum „Lunarium“ des Moskauer Planetariums
Bis 1986 war in der St. Isaakskathedrale in St. Petersburg ein 98 m langes Foucault-Pendel zu sehen. Während der Exkursion konnten Besucher der Kathedrale das Experiment beobachten – die Rotationsebene des Pendels drehte sich und der Stab warf eine Streichholzschachtel auf den Boden, weg von der Rotationsebene des Pendels.
Das größte Foucault-Pendel in der GUS und eines der größten in Europa wurde am Kiewer Polytechnischen Institut installiert. Die Bronzekugel wiegt 43 Kilogramm und die Länge des Fadens beträgt 22 Meter.
Adam Maloof aus Princeton und Galen Halverson von der Paul Sabatier University sagen, sie hätten Beweise dafür gefunden, dass unser Planet vor 800 Millionen Jahren wieder ins Gleichgewicht kam. Zu diesem Zeitpunkt änderten die geografischen Pole ihre Position.
Während einer Beobachtungsstunde drehte sich die Ebene des Pendelschwungs um einen Winkel von 11° im Uhrzeigersinn. Die Ebene des Pendels vollendete in 32 Stunden eine vollständige Umdrehung.
Mitte des 20. Jahrhunderts wurde in Russland in der Isaakskathedrale in Leningrad ein ähnliches Foucault-Pendel mit einer Länge von 98 m installiert. Das Publikum war unglaublich überrascht von dem Experiment mit einer Streichholzschachtel, die leicht von der Rotationsebene des Pendels entfernt installiert war. Nach einiger Zeit näherte sich die an der Kugel befestigte Stange der Kiste und warf sie um.
Die Schwingebene des Pendels am Faden bleibt unabhängig von der Drehung der Basis, an der das Pendel aufgehängt ist, erhalten. Wenn Sie ein Foucault-Pendel an einem Pol platzieren, entspricht die Rotationsperiode des Pendels dort der Rotationsperiode der Erde um ihre Achse – 24 Stunden. Die Rotationsperiode der Pendelachse hängt vom Breitengrad des Gebiets ab. Am Äquator dreht sich die Ebene des Pendels nicht – die Periode ist gleich unendlich.
