Обертання Землі і маятник
На перший погляд може здатися, що обставина, коли людям довгий час не вдавалося довести, що вони живуть на обертається планеті тривіально. Але виявилося, що довести обертання Землі навколо власної осі не так то просто. Все тому, що обертання інших небесних тіл можна побачити на основі безпосередніх спостережень. Наприклад, обертання Сонця можна виявити по переміщенню сонячних плям, обертання планети Марс – по зсуву деталей, видимих на її поверхні. Обертання ж Землі, люди не могли спостерігати з боку.
Виявилося, що довести обертання Землі навколо власної осі не так то просто. Але за допомогою маятника Пошехонова можна досить швидко виявити його
Наочним і простим доказом обертання Землі став хитний маятник Фуко – вантаж, підвішений на нитці. Наведений в рух вільно підвішений маятник буде весь час гойдатися в одній і тій же площині. Але щоб надійно виявити поворот площині хитання маятника внаслідок обертання Землі, потрібно досить тривалий час.
Цього недоліку посбавлен маятник Пошехонова, за допомогою якого можна досить швидко виявити обертання Землі. Дія цього маятника засноване на законі збереження моменту кількості руху. Уявіть собі вертикально розташовану рамку, встановлену на підставці і здатну обертатися щодо вертикальної осі. У центрі рамки на горизонтальній осі укріплена вільно обертається штанга з грузиками на кінцях. Ось і весь прилад.
Момент кількості руху – це добуток маси даного тіла m на його лінійну швидкість V і на відстань R від осі обертання. Але лінійна швидкість дорівнює добутку R на кутову швидкість ω (V = R * ω). Отже. N = m * ω * R2, де m – величина постійна.
Тепер припустимо, що радіус R зменшується, т. Е. Тіло наближається до осі обертання. Так як m постійна, то для того, щоб твір ω * R2 не змінилося, повинна відповідно збільшитися ω, тобто з наближенням обертових мас до осі обертання кутова швидкість зростає.
Змусимо центральну штангу маятника обертатися навколо горизонтальної осі. Коли штанга займає горизонтальне положення, тобто вантажі розташовані далеко від вертикальної осі, маятник повертається разом з підставкою. Але в момент, коли штанга прийде в вертикальне положення і вантажі на її кінцях виявляться на осі обертання підставки, кутова швидкість обертання рамки щодо вертикальної осі зросте. І рамка разом зі штангою повинна зробити “ривок”, обганяючи обертання підставки. Таким чином, буде спостерігатися поступове поворот площині обертання штанги. Неважко здогадатися, що за цим принципом можна судити про обертання підставки, навіть не бачачи його безпосередньо. А це означає, що за допомогою маятника Пошехонова можна виявити і добове обертання Землі.
Добове обертання Землі можна побачити з космосу, вивчаючи рух її штучних супутників.
На штучний супутник, що рухається по навколоземній орбіті, фактично діє лише сила земного тяжіння, яка лежить в площині цієї орбіти. Завдяки цьому площину орбіти супутника за короткі відрізки часу не змінює свого положення відносно зір. Якби земна куля не обертається навколо своєї осі, то супутник при кожному послідовному обороті проходив би над одними і тими ж точками земної поверхні. Але в зв’язку з тим, що Земля обертається із заходу на схід, траса супутника, тобто проекція його руху на поверхню Землі, безперервно зміщується в напрямку на захід.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)