Читать «Юный техник, 2007 № 07» онлайн - страница 31
Журнал «Юный техник»
ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Проверь: Земля вращается?
Утверждение Коперника и Галилея о том, что Земля вращается, было для того времени крайне смело и полностью оторвано от повседневного опыта. Ему бы и оставаться достоянием высокой науки, да оказалось, что определить долготу затерянного в океане корабля без учета вращения Земли невозможно. И сотни тысяч моряков, морских офицеров были попросту вынуждены в это верить, не имея прямых доказательств. Но рядовым людям вращение Земли по-прежнему оставалось чем-то непонятным.
Все изменил французский физик Жан Фуко, уделявший большое внимание изучению маятника и доказавший, что плоскость качания маятника неизменна, простым опытом. На поворотной подставке при помощи проволочной дуги укрепляют маятник — груз на тонкой нити. Запустив маятник, подставку начинают вращать. Сколько бы подставка ни сделала оборотов, плоскость качания маятника по отношению к комнате остается неизменной.
При чем здесь вращение Земли?
Ж.Фуко рассуждал примерно так. Представьте себе микроба, живущего на подставке и видящего только маятник. Ему будет казаться, что плоскость качания маятника повернулась относительно него и подставки. Но ведь люди по сравнению с земным шаром даже мельче микроба, живущего на подставке! И если земной шар действительно вращается, то все должны увидеть, как плоскость качания маятника делает за сутки один оборот относительно пола и стен комнаты…
Создать маятник, способный так долго качаться, чтобы удалось заметить его поворот, оказалось нелегко. Колебания любого маятника довольно быстро затухают из-за аэродинамического сопротивления воздуха. Но поскольку затраты мощности на преодоление этого сопротивления пропорциональны кубу скорости, уменьшив скорость движения маятника вдвое, можно уменьшить мощность, расходуемую на борьбу с сопротивлением воздуха, в восемь раз.
В 1852 г. Фуко установил в зале парижского Пантеона самый длинный и самый медленный в мире маятник с периодом колебания 16,4 секунды. Это был висевший на стальной струне медный шар весом 28 кг. Вот как об этом эксперименте писала книга конца XIX века.
«Прямо под точкой подвеса находился центр кружка с нанесенными на нем делениями. По диаметрам, одна против другой, лежали две клинообразно заостренные горки сухого песка. С каждым колебанием хребет горки сглаживался острием маятника на 2,3 мм. За время колебания Земля, а вместе с нею кружок поворачивались как раз на столько же. Маятник мог колебаться 5–6 часов, постепенно уменьшая размах, а кружок за это время успевал повернуться на 60–70°».
Иными словами, стало воочию видно, как Земля вращается. Посмотреть на чудо-маятник ходили сотни людей, да и в наши дни парижский Пантеон, где продолжает работать маятник Фуко, полон людей.
К сожалению, подобные опыты требуют очень высоких помещений. Иногда их с некоторыми ухищрениями показывают в аудиториях старых университетов. А как быть в обычной школе?
В редчайшем издании Академии педагогических наук СССР «Самодельное школьное оборудование по физике», вышедшем в свет в 1984 г., описан современный вариант маятника Фуко, разработанный под руководством профессора Л.М.Иванцова. Собрав его, учащиеся смогут увидеть, как класс повернется за один урок примерно на 11°.
