傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)

傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)

现今的科技水平,我们不难而知,几乎每一个人都了解,地球是围着太阳转动的,而地球在公转的同时,本身也在自转,但是在科技水平并不发达的过去,人们又是怎么样证明这一客观事实的呢?

在证明地球自转,路上又出现了怎么样的挫折与险阻?又是什么样的实验能够确确实实的证明了地球的自转?又是什么原理能够让地球在公众的同时进行自转?这期间又藏着宇宙什么样的奥秘?今天我们来一起探讨。

图片[1]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

傅科摆实验

在探索宇宙的路上,人类从来没有放弃每一次可以证明客观事物的机会,科学在一代又一代人的推动下螺旋上升,1851年著名的傅科摆实验完成,这一实验,强烈地证明了地球的自转。那么这个装置具体是什么样的呢?

1851年,在国商院的大厅里,复刻在大厅的房顶上悬挂了一条绳,这条绳子有67米长,在这个绳子的下面有一个28kg的摆锤,摆锤的下面是一个很大的沙盘,用来接住摆锤掉下的沙子。

图片[2]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

每次摆锤路经沙盘的上空,摆锤里的沙子就会漏下,自然便在沙盘上留下一道痕迹。

这套实验装置经过特殊的处理,避免了空气摩擦等外界可能让摆锤自行转动的因素,在悬挂的地方减少了摩擦力的作用,采用质量相对较大的摆锤避免空气阻力的影响。

如果按照当时的观点,这个摆锤在经过沙盘的时候,必定只会留下一条直线。可时间慢慢过去,人们发现在沙盘上留下的并不是一条唯一的轨迹直线,而是有很多条路线。在沙盘上慢慢顺时针改变方向,形成了一朵类似于花的形状。

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如果地球是静止不动的,则在沙盘上只能形成一条唯一的直线,实验结果当然与人们的想象相反,那么只有一种可能,地球是逆时针转动的,人们可以在地球上观察到相对运动。

图片[4]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

受到地球自转的影响,我们知道在这个地球上,只要是一个物体,它就会有惯性,那么摆锤也一样。

摆锤具有自己的惯性,他需要保持原来的运动状态不变,而这是如果地球是静止不动的,那么在沙盘上所留下的痕迹,就绝对不可能是一条唯一的轨迹直线。

所有人都很吃惊,于是傅科证实了地球的自转,这装置后来被人们称为傅科摆。

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傅科摆实验原理

凡是实验,必定有背后的原理所支撑,而傅科的实验背后是惯性。牛顿在伽利略等前人的基础上提出了牛顿第一定律,又称为惯性定律。

即如果没有外力影响每个物体都要保持原来的运动状态。我们常说的惯性,简单来讲就是一个物体,不管是静止的还是运动的,他都要保持原来的运动状态不变,傅科摆也是一样的。

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傅科摆具有惯性,受自传惯性影响,他要保持原来的运动状态,傅科摆慢慢像顺时针方向运动,说明地球是像逆时针转动的,人们可以观察到相对运动。

那么如果这个实验在北极或南极点上,会如何呢?摆锤只受沿着地轴方向上的力,慢慢转动,而转动周期,就是我们的一天,二十四小时。

图片[7]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

如今我们知道,傅科摆在南半球和北半球的运动方向是不同的,在北半球顺时针运动,在南半球则是逆时针运动,而且纬度越低,转动越慢,在赤道上基本不动,那是因为摆锤的运动方向和地轴成平行状态。

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傅科摆实验的意义

傅科摆实验解释了地球自转,瓦解了地心说,在当时的社会,哥白尼提出日心说而被教会各种迫害,认为他挑战了权威,触动了认为人们的根深蒂固的旧观念。人们认为,人类是伟大的,是处于宇宙中心的存在,而太阳都是绕着我们转动的,至此,东升西落。

图片[9]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

腐朽而固执的思维如果不打破,便会成为阻碍科学发展的因素,傅科通过自己的实验,强而有力地证明了地球不是静止不动的,它让人们真正“看见了”地球的转动。

我们也知道了,我们认为的一天,其实也是因为地球自转的缘故。傅科的实验打破了人们腐朽而固化的思想,让人们去接受新的事物,日心说也最终被人们接受。

而科学发展在一次又一次发现质疑和证实中稳步前行。

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结语

傅科摆用重达二十八千克的装满沙子对的摆锤在沙盘上画出的轨迹证实了地球的自转。新的概念被人们重新接受,而那腐朽黑暗的思想最终被一步一步取代。无数因日心说而被迫害的人,哥白尼,伽利略等等,这群人的牺牲也算有了价值。

这些人一点一点与黑暗做着不朽的斗争,科学发展又在这一代又一代人中蹒跚前进,虽然,此后依旧有着很多的问题,人类对宇宙充满了无限遐想,就有了不依不饶的探索。

图片[11]-傅科摆动 证明地球自转的设备(原理动画演示)-瑷珂憬転

人们不仅仅想要明白我们居住的地球,更对广袤无垠的宇宙有着更深的向往,人类对宇宙的探索从未停止,而科学注定是漫长而曲折的,它必定在发现和推翻中螺旋上升。

人类正在基于科技水平最大程度的探索宇宙,我们正在宇宙深处进发,我们的探索将不断向前。这需要我们当代一又一代人的努力,不惧权威,敢于挑战权威。

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