傅科鐘擺科學實驗原理分析圖解傅科擺是怎么證明地球自轉的 _經(jīng)驗分享

導讀
盡管我們都知道地球在動，但這項事實的證據(jù)不管多么確鑿，卻全都是由天文觀測結果推斷而得，沒有望遠鏡，不知道該怎么樣用望遠鏡的人，完全沒辦法親眼看到那種運動。近日，有網(wǎng)友對傅科擺和地球自轉的關系比較好奇，向小編發(fā)出了疑問。今天，我們就一起來看看傅科擺是如何證明地球自轉的。

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要了解傅科擺的工作原理，我們要先了解一下單擺。
單擺是最簡單的擺。理想情況下的單擺擺線要求是沒有質量，也不會像彈簧或者皮筋一樣會被拉長；而擺球，要求是只具有質量，體積可以忽略不計——如果相對擺線長度，擺球直徑相當小，那么就可以忽略掉擺球的體積。這樣的情況下，單擺周期僅僅和擺線的長度以及重力加速度有關。
在地球表面，我們一般是無法改變重力加速度的。所以可以說，地面的單擺，擺線越長，擺動的周期也就越長。而且單擺還有一個特性，就是只要我們給它一個恰當?shù)某跏甲饔茫瑔螖[將僅僅在一個固定的平面擺動。
所謂固定的平面，必然是有參照物的。在大多數(shù)時候，固定平面是指相對于大地固定。其原因是地球自轉會帶動擺線和擺球，從而一起轉動。
【傅科鐘擺科學實驗原理分析圖解傅科擺是怎么證明地球自轉的】傅科擺的一個巧妙之處就是，通過擺線的非常小摩擦力的上端設計，使得地球自轉幾乎不會對單擺產(chǎn)生影響。

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于是擺球的擺動超然于地球自轉，也就確定了一個相對于恒星固定的擺動面。而以遙遠的恒星為參照物，我們是可以觀測到地球的自轉的。就這樣，擺球擺動的平面和地球自轉就有了一個相對運動。
下面我們把傅科擺放在北極點，相對于恒星，我們就會看到，擺動平面不動，但是一個擺動周期之后，地球因為自轉，擺球已經(jīng)離開了原來的位置。

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傅科在擺球下端加裝了一個針狀物，使得擺球擺動時可以在地面的沙子上畫下自己的痕跡。而沙子，無疑是跟隨隨著地球自轉同步運動的。這樣我們就可以觀察到擺的擺動方向為由東向西的、緩慢而持續(xù)的旋轉，從而印證了地球的自轉。
事實上，在北半球，傅科擺都是以此方向轉動的，而南邊球則相反。其演示效果也是隨著緯度提升而提升。在赤道，我們將觀測不到擺的轉動，因為在赤道上，地面和擺動平面是相對靜止的。
我們知道，地球的自轉周期約為24小時。我們要觀察到明顯的方向轉動，擺的周期和振幅就都不能太小，所以傅科擺要求擺線盡量長。當年傅科做實驗時候，擺線長達67米，擺球重達28公斤！
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