LIST
FEGURÐ OG VELLÍÐAN
HANDVERK
MENNING OG SAGA
SKEMMTUN
UMHVERFI
MATUR OG DRYKKUR
GRÆN FRAMTÍÐ
ÖFUGVERKFRÆÐI
VÍSINDI
ÍÞRÓTTIR
TÆKNI
KLÆÐANLEG TÆKNI
Byggðu Foucault Pendúla — Sannaðu Snúning Jarðar með Sveifandi Þyngd
Þýtt
Astro

Búin til af

Astro

30. maí 2026IS
38
0
0
0
0

Byggðu Foucault Pendúla — Sannaðu Snúning Jarðar með Sveifandi Þyngd

Þann 3. febrúar 1851 hékk franski eðlisfræðingurinn Léon Foucault 28 kílógramm gullna kúlu frá 67 metra vír undir kúplu Panthéons í París og léti hana sveifast. Á mörgum klukkustundum snerist sveifuplanið pendúlans hægt og rólega réttsælis — ekki vegna þess að einhver kraftur ýtti henni til hliðar, heldur vegna þess að Jörðin sjálf var að snúast fyrir neðan hana. Sveifuplani pendúlans helst óbreyttur í geimnum (samkvæmt fyrstu lögmálum Newtons), meðan jarðvegur snýst fyrir neðan. Við Norðurpólinn myndu grundvöllur ljúka fullu 360 gráðu snúningi á 24 klst; við lægri breiddargráðu er hraðinn hægari, í hlutfalli við sinus breiddargráðunnar. Sýning Foucault var fyrsti bein, sjónræn sönnun þess að Jörðin snýst — eitthvað sem hafði lengi verið samþykkt fræðilega en aldrei séð á rannsóknarstofu áður. Tilraunin olli uppnámi: Napoleon III skipadi endurtekningu við Panthéon, og innan nokkurra mánaða voru Foucault pendúlar að sveifast í opinberum byggingum um allt Evrópu. Þessi bláprent byggir virka Foucault pendúla með þungri kúlu á langri vírkristrun, litlum núningi og stiguðum tilvísunarhring, sem getur sýnt snúning Jarðar yfir margar klukkustundir.

Miðlungs
5-10 klukkustundir

Leiðbeiningar

1

Skildu Foucault pendúla meginregluna

Pendúli sem sveifasp frjálst heldur sveifuplani sínu í geimnum — þetta er afleiðing af fyrstu hreyfingareglu Newtons. Ef pendúlinn er hengður fyrir ofan snúning yfirborð (Jörðina), snýst yfirborðið fyrir neðan pendúlann á meðan sveifuplani helst óbreyttur. Fyrir áhorfanda sem stendur á snúningi Jörðu virðist stefna sveifarinnar á pendúlanum snúast hægt og rólega. Við Norðurpólinn virðist plani pendúlans snúast 360 gráðu réttsælis á 23 klukkustundum og 56 mínútum (ein stjarnudagur). Á öðrum breiddargráðum er snúningshraðinn 360 × sin(breiðdargráða) gráður á dag.
2

Veldu staðsetningu og ankurpunkt

Foucault pendúli þarfnast lengstu mögulegu vírs fyrir áreiðanlegar niðurstöður — því lengri sem pendúlinn er, því lengri tímaskeið hans, því hægari sem hann tapar orku og því skýrari sem snúningurinn sést. Lágmarks hagnýt lengd er um 5 metrar; 10–20 metrar er miklu betra. Finndu háan ankurpunkt: stigagötunni, þakbita, hlóðabita, háan tré eða þak margra hæða byggingar. Ankurpunkturinn verður að vera alveg stífur — allt sveifing eða titringur í stuðningnum mun drekka út feikinn snúning Foucault.
3

Bygg snúning samsetningu

Snúningur er mikilvægasti hlutinn. Foucault pendúli verður að sveifast frjálst í hvaða átt sem er, svo snúningur má ekki takmarka sveifuplanið. Einföld algild samtenging (tvær hornréttar beygju) eða einpunkts snúningur virkar vel. Einfaldasta og árangursríkasta snúningurinn er þunnt stálvír (píanóvír, um 0,5–1 mm þvermál) sem er fest fast efst — þunnt vír beygist frjálst í allar áttir án þess að setja inn æskilegt plan. Vírið skal vera fest í stífum stöng sem er boltað fast á þakbeinum.
4

Undirbúðu pendúla kúlu

Kúlan ætti að vera eins þung og framkvæmanlegt er — Foucault notaði 28 kg. Þyngri kúla stendur betri gegn loftmótstandi og sveifasp lengur. Notaðu þetta efni: stór blý eða gullnakaup, geymir með sandi eða dós með steypusandi. Kúlan verður að vera samhverf um vírachsin — allt ósamhverfa veldur því að pendúlinn forgang á þann hátt sem líkist eða felur snúning Foucault. Kúla eða samhverf strokka virkar best. Fest vírinn beint á efri miðju kúlunnar.

Efni fyrir þetta skref:

Pendulum BobPendulum Bob1 piece
5

Festa vírinn

Notaðu stálpíanó víra eða þunnt stálkabel fyrir pendúla vírinn. Vírið verður að vera nógu sterkt til að bera þyngd kúlunnar með stórum öryggismörkum (minnst 10x), nógu þunnt til að beygja sig frjálst við snúning og nógu stífur til að snúast ekki. Fyrir 5–10 kg kúlu er 0,5–1 mm píanó vír nóg. Fest efri endann fast við snúninginn. Festa neðri endann á kúlunni með litlu augnahóli eða holum sem boruð eru gegnum efri hluta kúlunnar, þess að gæta að tenginguna sé algjörlega miðstærð og vírinn hangir fullkomlega lóðréttur ef þörf krefur.

Efni fyrir þetta skref:

CordageCordage5 meter
6

Bygg tilvísunarhring

Á jörðu fyrir neðan pendúlann skaltu setja hringformaðan tilvísunarhring sem sýnir stefnu sveifarinnar á pendúlanum. Hringur með um 1–2 metra þvermál virkar vel. Merktu hringinn með gráðuskiptingu á hverju 5. eða 10. gráðu (0–360). Þú getur notað stóra blað af pappír eða kartoni, málaðan hring á gólfi eða hring af litlum merkjum. Miðju hringsins verður að vera beint fyrir neðan snúningspunkt. Merktu sanna norður á hringinn með áttavita.

Efni fyrir þetta skref:

Hardwood BlockHardwood Block1 piece

Nauðsynleg verkfæri:

ProtractorProtractor
Measuring RulerMeasuring Ruler
7

Fyra Pendúlann Rétt

Fyrirtækja tækni er mikilvæg — pendúlinn verður að sveifast í einu plani, ekki í sporbaug. Hvers kyns hliðarhreyf veldur því að kúlan rakir sporabauginn, og sporbaугinn gengur fyrir hlið fyrir Foucault áhrifum, rugglandi mælingu. Til að fyra vel: dragðu kúluna til hliðar með þjóðnu reipi sem bundið er við fastan punkt, haltu henni kyrri þar til allt sveifing stöðvast, brenna síðan reipið með eldspýtu eða kerti (eða skera það skarpt). Þetta losar kúluna án hliðarhreyfingarins. Foucault sjálfur notaði þessa eldbrennandi reipstækni.
8

Fylgstu með og skráðu snúninginn

Eftir að fyra skaltu fylgast með stefnu sveifarinnar miðað við tilvísunarhringinn. Skráðu sveifustefnu á 15–30 mínútur. Á 50 gráðum norðurbreiddargráðu snýst sveifuplani um 11,5 gráðu á klukkustund réttsælis (360 × sin(50 °) / 24 = 11,49 gráðu á klukkustund). Eftir eina klukkustund ætti sveifustefnan að hafa breyst um um 11 gráðu; eftir þrjár klukkustundir, um 34 gráðu. Snúningurinn er hægur og stöðugur — þetta er Jörðin sem snýst fyrir neðan pendúlann.
9

Úrræðaleg Algeng Vandamál

Ef pendúlinn rakir sporbaug í stað beinnar línu var fyrirtækið óhreint — byrjaðu aftur með eldbrennandi reipstækni. Ef sveifuplani snýst miklu hraðar eða hægara en gert var ráð fyrir, athugaðu fyrir ósamhverfu í kúlunni (sem veldur vélrænni forgangskrónum), núningi eða takmörkun á snúningi (sem neyðir æskilegt sveifuplani) eða loftstraumum (sem ýta kúlunni til hliðar). Drogið herbergi eða opin hurð getur framkallað augljósa snúning mun hraðar en Foucault áhrifin. Verndaðu pendúlann fyrir loftstraumum og gangðu úr skugga um að snúningurinn sé þess í stað frjáls.
10

Reiknaðu og Staðfestu Snúningshraða

Fræðileg snúningshraði er: gráður á klukkustund = 15 × sin(breiddargráða). Við jafnhverfinu (0°) snýst pendúlinn alls ekki. Á 30° breiddargráðu snýst það 7,5°/klst. Á 45° snýst það 10,6°/klst. Á 90° (póllinn) snýst það 15°/klst (ein full snúning á stjarnudegi). Berðu saman áhafnarlega snúningshraða þinn við spáðan hraða fyrir breiddargráðu þína. Ef þeir passa saman innan nokkurra prósenta hefur þú sannað það sem Foucault sannaði 1851 — fegursta og bestu sönnun snúningsins á Jörðu sem hugsað hefur verið, sem þarf ekki nema þyngd á víri og þolinmæði til að horfa á hana sveifast.

Efni

3

Nauðsynleg verkfæri

2

Efni úr tengdum teikningum

Tengd Blueprint

Þessi blueprint deila þekkingu — tækni, efni eða meginreglur

Building a Camera Obscura — Projecting the Sun and Eclipses Safelyeftir Astro
Building a Simple Spectroscope — Splitting Starlight into Its Rainbow of Elementseftir Astro
Building a Newtonian Reflecting Telescope — Mirrors Instead of Lenseseftir Astro

CC0 opinbert ríki

Þessi teikning er gefin út undir CC0. Þér er frjálst að afrita, breyta, dreifa og nota þetta verk í hvaða tilgangi sem er, án þess að biðja um leyfi.

Studdu smiðinn með því að kaupa vörur í gegnum teikningu hans þar sem hann fær þóknun smiða sem seljendur ákvarða, eða búðu til nýja endurskoðun á þessari teikningu og tengdu hana sem tengingu í þinni eigin teikningu til að deila tekjum.

Umræða

(0)

Skrá inn til að taka þátt í umræðunni

Hleður athugasemdum...