展示目的及科学原理
模拟展示傅科摆实验过程,让观众体验实验验证科学的神奇过程。
操作方式
如果地球没有自转,则摆的振动面将保持不变,沙盘上面的轨迹只有一条;如果地球在不停地自转,则摆的振动面在地球上的人看来将发生转动,沙盘上面会有不同的轨迹。
实验开始了,人们惊奇地发现,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。
这一实验后来在不同地点进行,发现摆的振动面的旋转周期随地点而异,其周期正比于单摆所处地点的纬度的正弦,在两极的旋转周期为24小时。振动面旋转方向,北半球为顺时针,南半球为逆时针。傅科摆摆动方向的变化是观察者所在的地球逆时针旋转的结果,地球上的观察者看到的是相对运动的现象。
傅科摆实验,被评为“物理最美实验”之一,它是地球自转的最好证明。1851年1月3日,法国巴黎万神殿,物理学家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。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。由于地球的自转使得单摆摆动产生了偏转,最终单摆的轨迹将覆盖全部沙盘表面。
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