
【化】 Foucault pendulum
a branch of academic study; family; pass a sentence; section
【化】 family
【醫】 department; family; family systematic
【經】 accountant's department; division head; section
arrange; place; put; sway
【化】 pendulum
傅科擺(Foucault Pendulum)是法國物理學家萊昂·傅科(Léon Foucault)于1851年設計的一種實驗裝置,通過單擺運動直觀演示地球自轉現象。其英文名稱直接音譯為"Foucault Pendulum",國際科學文獻中亦稱為"Foucault's pendulum"。
科學原理與結構特征
該裝置由長線懸挂重錘構成,典型長度超過10米以保證長時間自由擺動。受地球自轉産生的科裡奧利力影響,擺動物體會發生軌迹偏移。北半球表現為順時針方向偏移,南半球呈逆時針偏移,赤道區域無偏移現象。每日偏移角度θ與緯度φ的關系可表示為:
$$
θ = 360° times sinφ
$$
曆史驗證價值
傅科在巴黎先賢祠進行的首次公開實驗(1851年),通過28公斤銅球與67米鋼索的組合,以擺平面每小時11°的偏移,為地球自轉提供了首個力學證據。此實驗終結了地心說争議,被《自然》期刊評價為"最優雅的地球運動實證"。
現代應用與展示
全球主要科技館均設有傅科擺裝置,例如:
該裝置作為基礎物理教學工具,持續啟發公衆理解慣性參考系與相對運動概念。2019年國際純粹與應用物理學聯合會将其列為"改變人類宇宙觀的十大實驗"之一。
傅科擺是用于驗證地球自轉的科學裝置,由法國物理學家萊昂·傅科于1851年首次公開實驗。以下為詳細解釋:
1. 基本定義與結構
傅科擺由長鋼絲懸挂重物(如鐵球)構成,擺長通常達數十米。其核心特點是擺動平面會隨時間變化,而這種變化直觀反映了地球的自轉現象。
2. 工作原理
3. 實驗設計關鍵
4. 地理差異
北半球的擺動平面順時針偏轉,南半球逆時針,赤道附近幾乎無偏轉。這一現象直接證明了地球的非慣性系特性。
總結
傅科擺通過直觀的物理現象,将抽象的地球自轉轉化為可觀測的擺動偏轉,成為科學史上的經典實驗。其設計邏輯至今仍被用于天文館和科學博物館的科普展示。
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