Con lắc Foucault

Con lắc Foucault tại bảo tàng COSI, Columbus, Ohio đang chuyển động

Con lắc Foucault, đặt tên theo nhà vật lý người Pháp Léon Foucault, là một thí nghiệm chứng tỏ rằng Trái Đất đang tự quay quanh trục của nó; và là một hệ quả của hiệu ứng Coriolis cho chuyển động trong hệ quy chiếu quay. Con lắc này được giới thiệu vào năm 1851 và là thí nghiệm đầu tiên đưa ra bằng chứng trực tiếp, đơn giản về sự quay của Trái Đất. Con lắc Foucault ngày nay là một mô hình phổ biến trong các bảo tàng khoa học và trường đại học.^[1]

Lịch sử

Vào năm 1851, nhà khoa học người Pháp Léon Foucault đã sử dụng một dây thép dài 68 m để treo một quả cầu sắt nặng 31 kg từ mái vòm của nhà thờ Panthéon và tác dụng một lực ban đầu, cho nó lắc đi lắc lại. Để đánh dấu quá trình chuyển động của quả cầu, ông đã cho gắn một kim nhọn vào quả cầu và cho vẽ một vòng tròn trên cát ẩm ở mặt đất phía dưới chuyển động của quả cầu. Quả cầu đã để lại những vệt của đường đi khác nhau sau mỗi chu kỳ chuyển động chậm chạp và quỹ đạo này đã chỉ ra rằng Trái Đất quay tròn xung quanh trục của nó. Tại đường vĩ độ đi qua thành phố Paris, đường chuyển động của con lắc đã thực hiện một vòng quay thuận chiều kim đồng hồ cứ sau 30 giờ, nếu không có các yếu tố sức cản của môi trường thì sẽ là 24 giờ(Khi thực hiện tại Nam Cực). Tại Nam Bán Cầu, đường đi đó ngược chiều kim đồng hồ, và tại xích đạo, nó không quay tròn chút nào.

Con lắc Foucault trên thế giới

Có rất nhiều con lắc Foucault tại các trường đại học, bảo tàng khoa học và các nơi tương tự trên khắp thế giới. Trụ sở Liên Hợp Quốc tại thành phố New York có một; lớn nhất là tại Trung tâm Hội nghị Oregon: chiều dài của nó là khoảng 27 m (89 ft).^[2]^[3] Tuy nhiên, đã từng có những con lắc dài hơn nhiều, chẳng hạn như con lắc 98 m (322 ft) trong Nhà thờ chính tòa Thánh Isaac, Sankt-Peterburg, Nga.^[4]^[5]

Con lắc Foucault tại Musée des Arts et Métiers
Con lắc Foucault ở Trung tâm khoa học Ranchi
Con lắc Foucault bên trong Học viện khoa học California
Con lắc Foucault của Đại học Derby

Tại Nam Cực

Thí nghiệm cũng đã được thực hiện tại Nam Cực, nơi người ta cho rằng sự tự quay của Trái Đất sẽ có hiệu quả tối đa^[6]^[7] tại Trạm Nam Cực Amundsen–Scott, trong một cầu thang sáu tầng của một nhà ga mới đang được xây dựng. Con lắc có chiều dài 33 m (108 ft) và quả lắc nặng 25 kg (55 lb). Vị trí rất lý tưởng: không có không khí chuyển động có thể làm xáo trộn con lắc và độ nhớt thấp của không khí lạnh làm giảm sức cản của không khí. Các nhà nghiên cứu xác nhận khoảng 24 giờ là chu kỳ đường đi của con lắc.

Tham khảo

^ Oprea, John (1995). “Geometry and the Foucault Pendulum”. Amer. Math. Monthly. 102 (6): 515–522. doi:10.2307/2974765. JSTOR 2974765. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 4 năm 2015.
^ “Kristin Jones - Andrew Ginzel”. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2018.
^ “LTW Automation Products”. ltwautomation.net. Bản gốc lưu trữ ngày 29 tháng 4 năm 2016. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2018.
^ “The first Foucault pendulum in Russia, beyond the Arctic Circle”. ngày 14 tháng 6 năm 2018. Bản gốc lưu trữ ngày 21 tháng 3 năm 2019. Truy cập ngày 13 tháng 3 năm 2020.
^ Great Soviet Encyclopedia
^ Johnson, George (ngày 24 tháng 9 năm 2002). “Here They Are, Science's 10 Most Beautiful Experiments”. The New York Times. Bản gốc lưu trữ ngày 31 tháng 5 năm 2012. Truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2012.
^ Baker, G. P. (2011). Seven Tales of the Pendulum. Oxford University Press. tr. 388. ISBN 978-0-19-958951-7.

Đọc thêm

Arnold, V.I. (1989). Mathematical Methods of Classical Mechanics. Springer. tr. 123. ISBN 978-0-387-96890-2.
Marion, Jerry B.; Thornton, Stephen T. (1995). Classical dynamics of particles and systems (ấn bản thứ 4). Brooks Cole. tr. 398–401. ISBN 978-0-03-097302-4.
Persson, Anders O. (2005). “The Coriolis Effect: Four centuries of conflict between common sense and mathematics, Part I: A history to 1885” (PDF). History of Meteorology. 2. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 11 tháng 4 năm 2014. Truy cập ngày 27 tháng 4 năm 2006.

Liên kết ngoài

Science's 10 Most Beautiful Experiments Lưu trữ 2006-04-27 tại Wayback Machine
10 thí nghiệm "đẹp nhất" trong lịch sử (phần III)-Nguồn VnExpress.net
Rubin, Julian (2007). “The Invention of the Foucault Pendulum”. Following the Path of Discovery, 2007, retrieved 2007-10-31. Directions for repeating Foucault's experiment, on amateur science site.
Wolfe, Joe, "A derivation of the precession of the Foucault pendulum".
"The Foucault Pendulum", derivation of the precession in polar coordinates.
"The Foucault Pendulum" By Joe Wolfe, with film clip and animations.
"Foucault's Pendulum" by Jens-Peer Kuska with Jeff Bryant, Wolfram Demonstrations Project: a computer model of the pendulum allowing manipulation of pendulum frequency, Earth rotation frequency, latitude, and time.
"Webcam Kirchhoff-Institut für Physik, Universität Heidelberg".
California academy of sciences, CA Lưu trữ 2016-05-25 tại Portuguese Web Archive Foucault pendulum explanation, in friendly format
Foucault pendulum model Exposition including a tabletop device that shows the Foucault effect in seconds.
Foucault, M. L., Physical demonstration of the rotation of the Earth by means of the pendulum, Franklin Institute, 2000, retrieved 2007-10-31. Translation of his paper on Foucault pendulum.
Tobin, William. “The Life and Science of Léon Foucault”.
Bowley, Roger (2010). “Foucault's Pendulum”. Sixty Symbols. Brady Haran for University of Nottingham.
Foucault-inga Párizsban Foucault's Pendulum in Paris – video of the operating Foucault's Pendulum in the Panthéon (tiếng Hungary).
Pendolo nel Salone The Foucault Pendulum inside Palazzo della Ragione in Padova, Italy
Chessin, A. S. (1895). “On Foucault's Pendulum”. Am. J. Math. 17 (1): 81–88. doi:10.2307/2369710. JSTOR 2369710.
MacMillan, William Duncan (1915). “On Foucault's Pendulum”. Am. J. Math. 37 (1): 95–106. doi:10.2307/2370259. JSTOR 2370259.
Somerville, W. B. (1972). “The description of Foucault's pendulum”. Q. J. R. Astron. Soc. 13: 40–62. Bibcode:1972QJRAS..13...40S.
Braginsky, Vladimir B.; Polnarev, Aleksander G.; Thorne, Kip S. (1984). “Foucault Pendulum at the South Pole: Proposal For an Experiment to Detect the Earth's General Relativistic Gravitomagnetic Field” (PDF). Phys. Rev. Lett. 53 (9): 863. Bibcode:1984PhRvL..53..863B. doi:10.1103/PhysRevLett.53.863.
Crane, H. Richard (1995). “Foucault pendulum "wall clock"”. Am. J. Phys. 63 (1): 33–39. Bibcode:1995AmJPh..63...33C. doi:10.1119/1.17765.
Hard, John B.; Miller, Raymond E. (1998). “A simple geometric model for visualizing the motion of a Foucault pendulum”. Am. J. Phys. 55 (1): 67. doi:10.1119/1.14972.
Das, U.; Talukdar, B.; Shamanna, J. (2002). “Indirect Analytic Representation of Foucault's Pendulum”. Czechoslov. J. Phys. 52 (12): 1321–1327. Bibcode:2002CzJPh..52.1321D. doi:10.1023/A:1021819627736.
Salva, Horacio R.; Benavides, Rubén E.; Perez, Julio C.; Cuscueta, Diego J. (2010). “A Foucault's pendulum design”. Rev. Sci. Instrum. 81 (11): 115102–115102–4. Bibcode:2010RScI...81k5102S. doi:10.1063/1.3494611. PMID 21133496.
Daliga, K.; Przyborski, M.; Szulwic, J. (2015). “Foucault's Pendulum. Uncomplicated Tool in the Study of Geodesy and Cartography”. EDULEARN15 Proceedings - 7th International Conference on Education and New Learning Technologies, Barcelona, Spain. ISBN 978-84-606-8243-1.