и кожному наступному гойданні металеве вістря змітало пісок приблизно в 3 мм на 1 ° від попереднього місця. За годину площину гойдання повернулась більш ніж на 11 °, приблизно за 32 год здійснила повний оберт і повернулася в колишнє положення. Ця вражаюча демонстрація приводила глядачів прямо-таки в істерику; їм здавалося, що вони відчувають обертання Землі під ногами.
Щоб з'ясувати, чому маятник веде себе, таким чином, розглянемо пісочне кільце. Північна точка 51 ° кільця знаходиться в 3 м від центру, і, враховуючи, що Пантеон знаходиться на 48 північної широти, ця частина кільця на 2,3 м ближче до земної осі, ніж центр. протягом 24 год північний край кільця буде ближче. Тому при повороті Землі на 360 ° він буде рухатися по колу меншого радіуса, ніж центр, і за добу пройде на 14,42 м менше. Отже, різниця швидкостей цих точок дорівнює 1 см/хв. Точно так само південний край кільця рухається на 14,42 м на добу, або на 1 см/хв, швидше, ніж центр кільця. Завдяки цій різниці швидкостей лінія, що з'єднує північну і південну точки кільця, завжди залишається спрямованої з півночі на південь. На земному екваторі північний і південний кінці настільки невеликого простору перебували б на одній відстані від земної осі і, отже, рухалися з однаковою швидкістю. Тому поверхня Землі не оберталося б навколо вертикального стовпа, що стоїть на екваторі, а маятник Фуко гойдався б по одній і тій же лінії. Швидкість обертання площини гойдання була б дорівнює нулю, а час повного обороту було б нескінченно великим. Якби маятник був встановлений точно на одному з географічних полюсів, то виявилося б, що площина гойдання повертається за 24 год. (Поверхня в 1 ° кожну годину і робить повний оборот на 360 ° точно на 15 м на добу навколо земної осі.). На 360 широтах ефект Фуко проявляється в різному ступені, при цьому його дія стає більш наочним в міру наближення до полюсів.
Найдовша нитка - 98 метрів - була в маятника Фуко, розташованого в Ісаакієвському соборі в Санкт-Петербурзі. Маятник знятий в 1992 році, як не відповідає призначенням будівлі. Тепер на північному заході Росії є лише один маятник Фуко - в Санкт-Петербурзькому Планетарії. Довжина його нитки невелика - близько 8 метром, але від цього ступінь наочності не зменшується. Цей експонат Планетарію викликає незмінний інтерес у відвідувачів різного віку.
Маятник Фуко, располагающийся в даний час в вестибюлі для відвідувачів будівлі Генеральної Асамблеї Організації Об'єднаних Націй у Нью-Йорку, є даром уряду Нідерландів. Цей маятник являє собою 200-фунтовий позолочену кулю діаметром 12 дюймів, частково наповнений міддю і підвішений на дроті з нержавіючої сталі під стелею над церемоніальною сходами в 75 футах від підлоги. Верхній кінець дроту закріплений за допомогою універсального шарніра, що дозволяє маятнику вільно гойдатися в будь вертикальній площині. При кожному коливанні куля проходить над рельєфним металевим кільцем з електромагнітом, в результаті чого в міді всередині кулі наводиться електричний струм. Ця взаємодія дає необхідну енергію для подолання тертя і опору повітря і забезпечує рівномірність хитання маятника.
. 3 Фрикційний маятник Фроуде
Мається фізичний маятник, розташований на обертовому валу. Сила тертя між валом і маятником із збільшенням їх відносної швидкості убуває.
Якщо маятник рухається в напрямку обертання і його швидкість менше швидкості вала, то з боку вала на нього діє досить великий момент сили тертя, що підштовхує маятник. При русі в протилежному напрямку, швидкість маятника щодо вала велика, тому момент сили тертя малий. Так автоколивальних система сама регулює надходження енергії до осцилятора.
Маятник коливається щодо нового положення рівноваги, зміщеного в сторону обертання валу, а його швидкість в сталому режимі не перевищує швидкості вала. Можна змінити початкові умови, наприклад, задати початкову швидкість маятника більше швидкості обертання валу. При цьому через деякий час встановляться коливання з тієї ж амплітудою, а фазова крива буде прагнути до того ж аттрактору.
. 4 Залежність між періодом і довжиною маятника
А чи існують зв'язки між величинами? Будь-який зв'язок між величинами, виражену математично у вигляді таблиці, графіка або формули, називають фізичним законом. Пробуємо встановити зв'язок між періодом і довжиною маятника. Для цього зазвичай складається таблиця (Таблиця 3.1), в яку заносяться результати експериментів.
Таблиця 3.1.
?, м00.250,50,751Т, с011,41,72
З таблиці добре видно, що зі збільшенням довжини маятника збільшується його період коливань. Ще наочніше цю таблицю представити у вигляді графіка (рис. 3.1), але ще краще висловити приблизно у вигляді формули: Т? 2. Форму...
