
罗纳尔多钟摆过人
这是罗纳尔多的标志之一“钟摆过人”,为什么我们称之为钟摆呢?见过那种有摆锤的钟吗?下面有个摆锤左右不断晃动,始终保持稳定的频率,而这就是我们常说的单摆原理。
在物理学中,单摆是能够产生往复摆动的一种装置,将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点,另一端固结一个重小球,就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动,则为平面单摆,若小球摆动不限于铅直平面,则为球面单摆。

图片来源:矩道科技物理3D实验室
单摆运动是在一条直线上不断的来回摆动,除非你给它施加一个外力,改变它的运动轨迹,那么我们设想下,一个最理想的物理环境下,当单摆运动开始后,小球是不是将一直做着来回的直线摆动,按照地平说的观点,我们并没有转动,是太阳和月亮围绕着我们转动,而且地坪说在当时对大部分人来说,都是真理,但是科学是严谨的,不是随口猜测的,从哥白尼创立日心说开始,对于相信地球在自转的科学家来说,他们都急需一个实验来证明这一点,而单摆实验也许就是突破口……

于是,在1851年,物理学家傅科在法国的万神殿公开做了一个实验,他在万神殿的穹顶悬挂了一条67米长的绳索,上面系着一个28公斤重的特殊摆球(球底部带着一根“针”),下面是一个巨大的沙盘,这个沙盘能让针尖划过的痕迹清晰的呈现在观众面前,这就是傅科摆实验,随着时间的推移,沙盘上的划痕在不断的变化,这让一众“日心说”学者似乎找到了寻找已久的答案!

在没有任何外力的情况下,摆球应该是一个平面内一直划直线才对啊,但是它却以一种非常规律的角度转动着,单摆球没变,沙盘没变,那到底变的是什么呢?是地球,因为地球的自转,虽然我们观察者感觉是摆球在旋转,其实是我们观察者和沙盘随着地球自转而旋转,摆球则一直是沿着一条直线在摆动……

上海天文馆的傅科摆
而后来,沙盘被换成了一张被树立着塑料条围绕着的圆盘,而实验也证实了,摆球会随着时间的推移,规律的把一根根塑料条撞到,那么是不是所有的地方做这个实验都一样呢?当然不同。实验位置的不同,实验中摆球把所有塑料条撞倒的时间和旋转方向也不同。

在北半球顺时针,南半球逆时针,纬度越高,摆球旋转的速度就越快,在两极傅科摆与地球同步,约24小时一周(把所有塑料条撞倒),在北京需要37小时左右、广州61小时左右、而赤道上的傅科摆几乎不转动……
而公式:θ°=15°tsinΦ(Φ表示当地地理纬度,t表示偏转所用的时间)就能准确的计算出这个数据,这就是大名鼎鼎的傅科摆公式。

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而如果地球是平面的,那么傅科摆又怎么解释呢?难道?