В середине XIX века Жан Бернард Леон Фуко смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно. Опыт этот был проведен неоднократно, а публично сам экспериментатор представил его в 1851 году в здании Пантеона в Париже. Маятник Фуко в парижском Пантеоне Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла от 25 до 28 кг. Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости. Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок. Для того, чтобы исключить влияние подвеса на маятник Фуко, применяют специальные подвесы. А для того, чтобы избежать бокового толчка (то есть, чтобы маятник качался строго в плоскости), шар отводят в сторону, привязывают к стене, а затем пережигают веревку. Подвес маятника Фуко и начало его движения Период колебаний маятника, как известно, может быть рассчитан по формуле: Подставляя в эту формулу длину маятника l = 67 м и значение ускорения свободного падения g = 9,8 м/с2, получаем, что период колебаний маятника в опыте Фуко составлял T ≈ 16,4 с. По каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа. Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции. В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок. В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него каких-либо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.
Дано: 1)m=10*10^3 кг. uo=0,5 м/с. u=0 Fтр=1000 Н. t-? Решение. F=ma a=F/m a=10^3/10*10^3 =0,1 м/с^2 a=uo/t t=uo/a=0,5/0,1=5 сек. ответ: 5 с. 2)Дано: М=2 кг. uo=20 м/с. m1=1,5 кг. m2=0,5 кг. u1=40 м/с. u2-? Е-? Решение. Muo=m1u1-m2u2 u2-? Muo+m2u2=m1u1 m1u1-Muo/m2=u2 p=Muo p1=m1u1 p1-p/m2=u2 1,5*40-2*20/0,5=40 м/с. Мы видим,что скорость первого осколка равна скорости второго осколка.В этом и есть закон сохранения импульса. Ек=Q=Muo^2/2=2*400/2=400 Дж.ответ. 3)Дано: m=4 кг. F=30 Н. u=12 м/с uo=0. t-? Решение. F=ma a=u-uo/t=u/t F=mu/t Ft=mu t=mu/F t=4*12/30=1,6 секунды.ответ.
Твёрдые вещества: имеется кристаллическая решетка, в узлах которой находятся ионы (металлы, соли), либо молекулы (почти все органические вещества). Повышение температуры приводит к увеличению амплитуды колебаний элементов решетки около равновесного состояния.
Жидкости: сохраняют постоянный объём, но могут принимать любую форму (сосуда, в который налиты). Это как бы промежуточное состояние между твёрдым и газообразным.
Газы: частицы вещества движутся с большими скоростями и взаимодействуют с друг другом и стенками сосуда только механически (закон сохранения импульса). Занимают весь предоставленный объём.
Аморфные вещества: это твёрдые тела, не имеющее кристаллической атомной решетки, молекулы таких веществ расположены хаотично. Их можно считать переохлаждёнными жидкостями с очень большой внутренней вязкостью. Примеры: стекло, битум.
Маятник Фуко в парижском Пантеоне
Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла от 25 до 28 кг. Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости.
Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок.
Для того, чтобы исключить влияние подвеса на маятник Фуко, применяют специальные подвесы. А для того, чтобы избежать бокового толчка (то есть, чтобы маятник качался строго в плоскости), шар отводят в сторону, привязывают к стене, а затем пережигают веревку.
Подвес маятника Фуко и начало его движения
Период колебаний маятника, как известно, может быть рассчитан по формуле:
Подставляя в эту формулу длину маятника l = 67 м и значение ускорения свободного падения g = 9,8 м/с2, получаем, что период колебаний маятника в опыте Фуко составлял T ≈ 16,4 с.
По каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа.
Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции.
В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок.
В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него каких-либо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.