
【化】 Foucault pendulum
a branch of academic study; family; pass a sentence; section
【化】 family
【医】 department; family; family systematic
【经】 accountant's department; division head; section
arrange; place; put; sway
【化】 pendulum
傅科摆(Foucault Pendulum)是法国物理学家莱昂·傅科(Léon Foucault)于1851年设计的一种实验装置,通过单摆运动直观演示地球自转现象。其英文名称直接音译为"Foucault Pendulum",国际科学文献中亦称为"Foucault's pendulum"。
科学原理与结构特征
该装置由长线悬挂重锤构成,典型长度超过10米以保证长时间自由摆动。受地球自转产生的科里奥利力影响,摆动物体会发生轨迹偏移。北半球表现为顺时针方向偏移,南半球呈逆时针偏移,赤道区域无偏移现象。每日偏移角度θ与纬度φ的关系可表示为:
$$
θ = 360° times sinφ
$$
历史验证价值
傅科在巴黎先贤祠进行的首次公开实验(1851年),通过28公斤铜球与67米钢索的组合,以摆平面每小时11°的偏移,为地球自转提供了首个力学证据。此实验终结了地心说争议,被《自然》期刊评价为"最优雅的地球运动实证"。
现代应用与展示
全球主要科技馆均设有傅科摆装置,例如:
该装置作为基础物理教学工具,持续启发公众理解惯性参考系与相对运动概念。2019年国际纯粹与应用物理学联合会将其列为"改变人类宇宙观的十大实验"之一。
傅科摆是用于验证地球自转的科学装置,由法国物理学家莱昂·傅科于1851年首次公开实验。以下为详细解释:
1. 基本定义与结构
傅科摆由长钢丝悬挂重物(如铁球)构成,摆长通常达数十米。其核心特点是摆动平面会随时间变化,而这种变化直观反映了地球的自转现象。
2. 工作原理
3. 实验设计关键
4. 地理差异
北半球的摆动平面顺时针偏转,南半球逆时针,赤道附近几乎无偏转。这一现象直接证明了地球的非惯性系特性。
总结
傅科摆通过直观的物理现象,将抽象的地球自转转化为可观测的摆动偏转,成为科学史上的经典实验。其设计逻辑至今仍被用于天文馆和科学博物馆的科普展示。
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