Historie

Hvordan viser Foucaults pendel at jorden roterer?

3. februar 1851 demonstrerte en 32 år gammel franskmann - som hadde falt ut av medisinstudiet og drevet med fotografering - definitivt at jorden faktisk roterte, og overrasket den parisiske vitenskapelige etableringen.

Handler på en anelse, Leon Foucault hadde bestemt at han kunne bruke en pendel for å illustrere effekten av jordens bevegelse. Han kalte sammen en gruppe forskere og lokket dem med en Merk erklærer: Du er invitert til å se jorden snu. Foucault hengte en pendel fra taket på Meridian Room i Paris Observatory. Da det feide gjennom luften, spores det et mønster som effektivt beviste at verden snurret rundt en akse.

En måned senere delte Foucault eksperimentet med hele Paris i den majestetiske Pantheon-bygningen. I følge American Physical Society, han suspendert fra Pantheons høye kuppel en 61 pund messingbob på en 220 fots kabel. Mens den svingte frem og tilbake, sporet den spisse enden av boben linjer i sand som hadde blitt hellet på en treplattform. Over tid endret vinkelen på disse linjene, noe som antydet overfor publikum at retningen på pendelens reise flyttet under påvirkning av en ikke oppfattet rotasjonsbevegelse - den fra jorden.



Foucault var i stand til å demonstrere et vitenskapelig konsept på en måte som den gjennomsnittlige personen lett kunne forstå, sier Rebecca C. Thompson , leder for offentlig oppsøk for APS. I århundrer var det en vanlig tro på at jorden roterte på en akse. Men det var Foucault som fjernet langvarig tvil en gang for alle, og etablerte fenomenet fast i faktum. Det startet virkelig det kulturelle skiftet til å fundamentalt forstå vårt univers annerledes, sier Thompson.

Eksperimentet var en hit, og tegnet flokker av fascinerte pariser og katapulterte Foucault til berømmelse. Pendler basert på Foucaults beregninger begynte å vises over hele verden - og er fremdeles ikoniske trekk ved mange vitenskapsmuseer i USA og andre land.



Smithsonian Institution gjorde en pendel til et knutepunkt for Museum of History and Technology (som senere ble National Museum of American History ). Bygningen - som åpnet i 1964 på National Mall i Washington, D.C. - ble designet med hensikt for å huse en pendel. Den hang fra taket i tredje etasje og strakte seg 71 meter gjennom sentrum av bygningen, der den svingte sakte og rytmisk over en fantasifull emblazoned sirkel i første etasje. Smithsonian-pendelen var ment å sees ovenfra, i andre etasje.

Et Foucault-inspirert pendelapparat på CosmoCaixa-museet i Barcelona, ​​Spania. Når banen til pendelen skifter på grunn av jorden

Et Foucault-inspirert pendelapparat på CosmoCaixa-museet i Barcelona, ​​Spania. Når banen til pendelen forskyves på grunn av jordens rotasjon, vil boben gradvis slå over alle de vertikale stengene rundt sirkelens omkrets.(Wikimedia Commons)

Når man ser ned, vil besøkende se en symmetrisk hul messingbob veiing omtrent 240 pund og formet som en omvendt dråpe. Når den beveget seg frem og tilbake - muliggjort av et elektromagnetisk trykk for å holde det kontinuerlig svingende til tross for luftmotstand og vibrasjoner i kabelen - ville det slå ned tomme eller så høye pinner som sto på faste punkter langs omkretsen av en liten sirkel. Over tid kunne seerne se retningen på pendulets svingendring, noe som antydet at jorden roterte under dem.



Smithsonian-pendelen, som alle pendler, beveget seg i samsvar med Foucaults sinuslov, som forutsier hvor mye en pendelens vei vil forvride hver dag basert på breddegrad. Fraværende noen ytre krefter, ville en pendel svinge frem og tilbake i et enkelt plan for alltid - det ville ikke være noen gradvis vinkelforskyvning. Men jorden roterer, så historien er ikke så enkel.

Siden alle punkter på jordoverflaten roterer som en enhet, følger det at de som ligger på de bredere delene av planeten - nærmere ekvator - må dekke flere meter hvert sekund (dvs. gå raskere) for å holde tritt med punktene som sporer mindre sirkler hver dag på de ekstreme nordlige og sørlige breddegradene. Selv om de ikke føler det, beveger en person som står i Quito, Ecuador, med betydelig høyere hastighet enn en i Reykjavik, Island.

Fordi hver svingning i en pendel tar den fra et punkt lenger fra ekvator til et punkt nærmere ekvator og omvendt, og hastighetene på disse punktene er forskjellige, blir pendelens bane subtilt forvrengt med hver sving, gradvis tiltrukket bort fra sin opprinnelige orientering. Omfanget av denne effekten avhenger av hvor på jorden pendelen svinger.

På Nordpolen - der små endringer i breddegrad har store implikasjoner - vil stien som spores av en pendel skifte hele 360 ​​grader på bare 24 timer, forklarer Thompson. På ekvator, i mellomtiden, ville en pendelbevegelse ikke bli sett på å forvride i det hele tatt.

Ved å bruke sin sin lov, forutsa Foucault at stien til pendelen hans i Paris ville skifte 11,25 grader hver time, eller 270 grader på en dag. Og det gjorde det.

var francis scott key en slaveholder
Smithsonian-pendelen ble til slutt avviklet med den begrunnelsen at den ikke gjorde det

Smithsonian-pendelen ble til slutt avviklet med den begrunnelsen at den ikke hadde mye å gjøre med amerikansk historie, det nye fokuset til det tidligere Museum of History and Technology.(Smithsonian Institution Archives)

Hans sinuslov tillater alle med en anstendig forankring i trigonometri å bruke en pendel for å bestemme breddegraden. Men mest, på museer over hele verden, har pendelen blitt et objekt som vekker undring.

Like ikonisk som elefanten som hilser besøkende i rotunden til Smithsonian’s National Museum of Natural History, var pendelen på History and Technology museum et møteplass, et slående bakteppe for refleksjon og utdannelse. Det var veldig som en fontene i en park, sier Peter Liebhold , en kurator i arbeids- og indelingsdelingen ved American History Museum.

Barn og voksne vil stirre på pendelen og meditere over bevegelsen og betydningen. En morgen i 1998, før museet hadde åpnet, slo kabelen og sendte den massive boben som slynget seg mot gulvet, og savnet en ansatt.

I stedet for å reparere kabelen valgte museet å pensjonere Foucaults pendel. Direktøren på den tiden bestemte at enheten ikke hadde mye å gjøre med verken Amerika eller historie, sier Liebhold.

Beslutningen delte ansatte. Det var pendelklemmer og pendelhatere, sier Liebhold. Pro-pendulansatte sa at det var kult og morsomt å se på. Antipendulagruppen mente at den ikke la mye til museets innsats for å lære publikum om amerikansk historie og kultur.

Selv om Liebhold sier at han var i hateleiren, mener han at pendler har sin plass, bare andre steder. En pendel gjør massene mer tillit til vitenskapens kraft, sier han.

Thompson er enig, og bemerker at mens pendelen ikke lenger er nødvendig for å bevise at jorden roterer, er det nyttig hvis vi kan få barn engasjert i vitenskap.





^