Tengeneza Kigerezo cha Foucault — Thibitisha Mzunguko wa Dunia

Kigerezo kinachozunguka kwa uhuru huweka ndege ya oscillation yake immobile katika nafasi. Hii ni matokeo ya moja kwa moja ya sheria ya kwanza ya mwendo wa Newton. Wakati kigerezo kinalingania juu ya uso unao zunguka (Dunia), uso huzunguka chini ya kigerezo wakati ndege ya oscillation inabaki imara. Kutoka kwa mtazamo wa mwangalizi anayesimama kwenye Dunia inayozunguka, mwelekeo wa oscillation wa kigerezo unaonekana kuwa inazunguka polepole. Katika ncha ya Kaskazini, ndege ya kigerezo inaonekana kuwa inazunguka digrii 360 saa nzuri katika saa 23 dakika 56 (siku moja ya nyota). Katika latitudo nyingine, kasi ya mzunguko ni digrii 360 × sin(latitudo) kwa siku.

Kigerezo cha Foucault kinahitaji kamba ndefu iwezekanavyo kwa matokeo thabiti. Kigerezo gikubwa, kipindi cha oscillation kizuri, kasi ya hasara ya nishati polepole, na mzunguko unavyoonekana. Urefu wa kidogo kinachohitajika ni karibu mita tano. Kumi hadi ishirini mita ni vizuri sana. Tafuta hatua ya malango ya juu: shimo la ngazi, boriti la attic, boriti ya ghalani, mti mrefu, au dari ya jengo lenye sakafu nyingi. Hatua ya malango lazima iwe ngumu kabisa na imara. Kichwacho au harakati ya mkeka itafunika kabisa uzuri mrija wa Foucault.

Pivot ni sehemu muhimu zaidi. Kigerezo cha Foucault lazima kisonge kwa uhuru katika pande zote, kwa hiyo pivot haipaswi kupunguza ndege ya oscillation. Joint ya zote (mbili za wima hinges) au single-point pivot inafanya vizuri. Pivot rahisi na yenye nguvu ni kamba nene ya chuma (nyumba ya piano, takriban 0,5-1 mm kipenyo) ikikamatwa kwa hali. Kamba nene haijazalisha mwelekeo unaozingatiwa na inakumimina kwa huru katika pande zote. Kamba lazima ikamatwe kwenye mtu hodari akishikamana na dari nguvu.

Uzani lazima uwe mzito mwajdal. Foucault alitumia kilo ishirini na nane. Uzani mzito zaidi unaweza kuzuia kumfukuza kwa hewa kwa ustadi na kuzunguka kwa muda mrefu. Tumia nyenzo yenye wiani wa juu: uzani wa risasi au shaba mkubwa, chombo kijazwa na rafu, au metallic tin kijazwa na saruji. Uzani lazima uwe na usawa kamili na wenye ulinganifu kwa heshima ya kufa kwa kamba. Usawa wowote utasababisha kigerezo kuimarisha au kuumiza mfumo. Gurudumu au silinda iliyolingana vizuri inafanya vizuri zaidi. Kamatia kamba kwenye kituo halisi cha juu ya uzani.

Kwa kamba ya kigerezo, tumia kamba ya piano ya chuma wenye nguvu au kamba nene ya chuma. Kamba lazima iwe na nguvu ya kutosha kushikilia uzani na ajira kubwa ya usalama (angalau mara kumi), nene ya kutosha kukunyumbuka kwa uhuru kwenye pivot, na mgumu wa kutosha kutookoeza. Kwa uzani wa kilo tano hadi kumi, kamba ya piano 0,5-1 mm inakupata. Mwisho wa juu lazima ukamatwe kwa hali katika pivot. Kamatia mwisho wa chini kwenye uzani, kwa kutumia eyebolt ndogo au shimo lililofanywa juu ya uzani, kuhakikisha miunganisho ni kamili ya katikati na kamba inayo kupumzika wazi kabisa.

Chini ya kigerezo, weka pete ya rejea ya mviringo kwenye ardhi ili kuonyesha mwelekeo wa oscillation wa kigerezo. Pete yenye kipenyo cha takriban mita moja hadi mbili inafanya vizuri. Andika pete kila digrii tano au kumi (0-360). Unaweza kutumia karatasi kubwa au karamu, mduara ulichochorwa kwenye ardhi, au pete ya alama ndogo. Kituo cha pete lazima kiwe chini kabisa ya hatua ya pivot. Tumia kompasi kuandika kaskazini halisi kwenye pete.

Mbinu ya kuzinduia ni muhimu kabisa. Kigerezo lazima kisonge katika ndege moja, si kieliptiki. Harakati ya nyuma husababisha njia ya kieliptiki ya ziada na elipsi haijulikani na athari ya Foucault, kwa hiyo inazunguka tofauti, inakatakata kipimo. Kwa kusambaza safi: tumia kamba ya mvutano kufungwa kwenye hatua imara ili kuvuta uzani kwa upande, shikilia mpaka tetemeko lote lisimame, kisha choma kamba na kupiga moto au mshumaa (au kata kwa kasi). Hii huacha uzani katika harakati safi bila nguvu za transverse. Foucault mwenyewe alitumia mbinu hii ya kuchoma kamba katika 1851 huko Paris.

Baada ya kusambaza, angalia mwelekeo wa oscillation kwa rehani ya rejea. Kamatia mwelekeo wa oscillation kila dakika kumi na tano hadi thelathini. Katika latitudo digrii ishirini na matano kaskazini, ndege ya oscillation inazunguka saa nzuri takriban digrii 11,5 kwa saa (digrii 360 × sin(50°) / 24 = digrii 11,49 kwa saa). Baada ya saa moja, mwelekeo wa oscillation unapaswa kuhamia takriban digrii kumi na moja. Baada ya saa tatu, takriban digrii thelathini na nne. Mzunguko ni polepole na thabiti. Hii inaonyesha kwa malinzi kwamba Dunia inazunguka chini ya kigerezo.

Ikiwa kigerezo kinachora ellipse badala ya mstari wa moja kwa moja, kusambaza kulikuwa si safi. Jaribu tena na mbinu ya kuchoma kamba. Ikiwa ndege ya oscillation inazunguka haraka sana au polepole kuliko inatarajiwa, angalia mambo matatu: usawa wa uzani (kusababisha precedence mechanical), msuguano au kidogo kwenye pivot (kulazimisha mwelekeo wa ziada), au mtiririko wa hewa (kusukuma uzani upande). Chumba lenye upepo au mlangoni wazi husababisha mzunguko dhahiri haraka zaidi sana kuliko athari ya Foucault. Jalinda kigerezo kutoka kwa mtiririko wa hewa na hakikisha pivot ni huru hasa.

Kasi ya mzunguko ya kimwili: digrii kwa saa = 15 × sin(latitudo). Katika ikweta (0°), kigerezo hakizunguki kabisa. Katika latitudo ya digrii 30 kinazunguka 7,5°/saa. Katika digrii 45 kinazunguka 10,6°/saa. Katika digrii 90 (ncha) kinazunguka 15°/saa (mzunguko mmoja kamili kwa siku). Linganisha kasi ya mzunguko inayogunduliwa na kasi inatarajiwa kwa latitudo yako. Ikiwa inapatana ndani ya asilimia kadhaa, umefanikia kuonyesha kile Foucault alithibitisha katika 1851. Hii ni ushahidi wa ajabu, rahisi, na wa moja kwa moja wa mzunguko wa Dunia, unaohitaji tu kamba na uzani na subira ya kuangalia ikazunguka.