Перегляд вихідного коду сторінки Маятник Фуко (фізика)

[[Файл:Foucault-anim.gif|thumb|Графічна анімація коливань маятника Фуко.]]
[[Файл:Foucault pendulum animated.gif|міні|праворуч|150пкс|Доведення [[доба|добового]] обертання [[Земля|Землі]] навколо власної осі маятником Фуко.]]
[[Файл:Library kpi Foucault pendulum.jpg|міні|Маятник Фуко у [[Науково-технічна бібліотека ім. Г. І. Денисенка КПІ ім. Ігоря Сікорського|бібліотеці КПІ]], Київ, Україна.]]
{{Otheruses}}
'''Ма́ятник Фуко́'''&nbsp;— [[маятник]], який використовують для демонстрації обертання [[Земля|Землі]] навколо своєї осі.

== Опис ==
Винахідник пристрою&nbsp;— [[Леон Фуко]]. Вперше демонстрація маятника Фуко відбулася в [[Париж]]і у [[1851]] році.

Маятник Фуко&nbsp;— це великий масивний [[маятник]] зі значним [[Період коливань|періодом коливання]], підвішений до [[склепіння]] просторої високої зали. На підлозі під маятником зазвичай малюють коло з поділками, щоб відслідковувати зміну площини коливання відносно поверхні Землі.

Згідно із [[закон збереження моменту імпульсу|законом збереження моменту імпульсу]] коливання маятника відбуваються зі збереженням площини коливання. Водночас внаслідок обертання Землі, орієнтація цієї площини відносно приміщення змінюється, у чому можна переконатися, спостерігаючи за маятником протягом певного часу.

Період обертання площини коливань маятника Фуко залежить від [[широта|широти]].

== Досліди Фуко ==
Французький фізик і астроном [[Леон Фуко]] (Léon Foucault) вперше здійснив свій експеримент о 2 годині ночі [[8 січня]] [[1851 у науці|1851 року]] в [[Льох|погребі]] свого будинку на розі вулиць {{Iw|Асса (вулиця)|Асса́|fr|Rue d'Assas}} і {{Iw|Вожирар (вулиця)|Вожира́р|fr|Rue de Vaugirard}} у [[Париж]]і. Для цього використано маятник довжиною {{Число|2|[[метр|м]]}}. У лютому з дозволу [[Франсуа Араго|Домініка Франсуа Араго]] він повторив досвід у [[Паризька обсерваторія|Паризькій обсерваторії]], цього разу подовживши маятник до {{Число|11|[[метр|м]]}}. У підготовці експерименту брав також участь асистент Фуко, Фромент<ref>{{Стаття|author=G. Barenboim, J. A. Oteo|title=One pendulum to run them all|url=https://archive.org/details/arxiv-1304.7922|language=en|видання=|date=2013|том=|pages=|doi=|arxiv=1304.7922}}</ref>.

Першу публічну демонстрацію здійснено вже в березні [[1851]] року в [[Париж|паризькому]] [[Пантеон (Париж)|Пантеоні]]: під куполом Пантеону Фуко підвісив металеву кулю масою {{Число|28|[[кілограм|кг]]}} із закріпленим на ній вістрям на сталевий дріт довжиною {{Число|67|[[метр|м]]}}. Кріплення маятника дозволяло йому вільно коливатися у всіх напрямках, під точкою кріплення зробили колову огорожу діаметром {{Число|6|[[метр|м]]}}, по краю огорожі насипали піщану доріжку так, щоб маятник у своєму русі міг при її перетині прокреслювати на піску позначки. Щоб уникнути бічного поштовху під час пуску маятника, його відвели вбік і прив'язали мотузкою, після чого мотузку перепалили<ref name="spb1">{{Cite web|url=http://www.planetary-spb.ru/pages/36/|title=Маятник Фуко|accessdate=2009-03-03|archiveurl=https://web.archive.org/web/20081031132458/http://planetary-spb.ru/pages/36/|archivedate=2008-10-31|deadurl=yes}}</ref>.

[[Період коливань]] маятника за такої довжини підвісу становив {{Число|16,4|[[секунда|с]]}}, при кожному коливанні відхилення від попереднього перетину піщаної доріжки становило близько 3&nbsp;мм, за годину площина коливань маятника поверталася більш ніж на 11° за годинниковою стрілкою, тобто приблизно за 32 години здійснювала повний оберт і поверталася в попереднє положення.

== Фізичні основи ефекту ==
[[Файл:Foucault_pendulum_at_north_pole.png|міні|198x198пкс|Маятник Фуко на [[Північний полюс|Північному полюсі]]. Вісь обертання Землі лежить у площині коливань маятника]]
Маятник Фуко є [[Математичний маятник|математичним маятником]], площина коливань якого повільно повертається відносно поверхні Землі в бік, протилежний до напрямку обертання Землі. Зсув маятника, встановленого в довільній точці на Землі, можна пояснити дією [[Сила Коріоліса|сили Коріоліса]], яка найбільша на полюсі і відсутня на екваторі<ref>{{YouTube|kKqufbq83Ts|Маятник Фуко в Исаакиевском соборе}} // [[Київнаукфільм|Киевнаучфильм]], 1979 год</ref>. Що менша широта місцевості, то менша швидкість відхилення маятника.

<small>Примітка. У популярній літературі поширене ''помилкове'' пояснення, згідно з яким маятник нібито здійснює коливання в площині, нерухомій в [[Інерційна система відліку|інерційній системі відліку]] (в цьому випадку&nbsp;— системі відліку, «пов'язаній» із зірками), і саме тому з точки зору спостерігача, що перебуває на Землі і обертається разом з нею, площина гойдання обертається. Насправді ж орієнтація площини гойдання залишається нерухомою відносно зірок тільки для маятника на одному з полюсів.</small>

На Північному або [[Південний полюс|Південному полюсі]] Землі (вісь обертання Землі лежить у площині коливань маятника) площина коливань маятника Фуко здійснює поворот на 360° за [[Зоряна доба|зоряну добу]] (на 15° за зоряну годину), на [[екватор]]і (вісь обертання Землі перпендикулярна до площини коливань маятника) площина коливань маятника Фуко нерухома, в довільній точці з географічною [[Широта|широтою]] ''<math>\phi</math>'' (кут між віссю обертання Землі і площиною коливань маятника <math>\alpha = 90^\circ - \phi</math>) швидкість обертання площини коливань ідеального маятника Фуко <math>\Omega_P</math> (в градусах за зоряну годину) відносно поверхні Землі становить

: <math>\Omega_P = 15 \sin \phi.</math>

Для неідеального маятника Фуко швидкість обертання площини коливань залежить і від довжини підвісу:

: <math>\Omega_P \approx 15 [1 - \frac{3}{8} (a/l)^2] \sin \phi,</math>

де <math>a</math>&nbsp;— амплітуда коливань вантажу маятника; <math>l</math>&nbsp;— довжина нитки.

Оскільки період коливань залежить від довжини підвісу (<math>T \approx 2\pi \sqrt{l/g\,}</math>), то збільшення довжини нитки збільшує кут повороту площини коливань за один період, що й використовують для демонстрації. Так, в [[Ісаакіївський собор|Ісаакіївському соборі]] в [[Санкт-Петербург|Ленінграді]] від [[1931]] до [[1986]] року демонстрували маятник Фуко на підвісі завдовжки 98 м<ref name="nat-geo">{{Cite web|url=https://nat-geo.ru/planet/pyat-khramov-s-mayatnikami-fuko/|title=National Geographic Россия: Пять храмов с маятниками Фуко|accessdate=2015-02-02|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150202174652/http://www.nat-geo.ru/article/4306-pyat-hramov-s-mayatnikami-fuko/|archivedate=2015-02-02|deadurl=yes}}</ref><ref name="want-to-know">{{Cite web |url=https://www.youtube.com/watch?v=_as5QMlvDO0&feature=youtu.be&t=1m46s |title=Хочу знать: маятник Фуко |accessdate=18 грудня 2021 |archive-date=18 грудня 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20211218203753/https://www.youtube.com/watch?v=_as5QMlvDO0&feature=youtu.be&t=1m46s }}</ref><ref>{{БРЭ|Фуко маятник}}</ref>.

== Маятники Фуко на території України ==
* [[Переяслав]], Музей пізнання світогляду та освоєння космосу
* [[Київ]], [[Науково-технічна бібліотека ім. Г. І. Денисенка КПІ ім. Ігоря Сікорського|бібліотека]] [[Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»|Київського політехнічного інституту]]
* [[Харків]], [[Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна|Харківський національний університет]]
* [[Харків]], [[Харківський планетарій]]
* [[Ужгород]], [[Ужгородський національний університет]]
* [[Львів]], [[Львівський музей історії релігії]] (до 1990-тих років)
* Львів, [[Львівський національний університет імені Івана Франка|ЛНУ ім. Івана Франка]] (фізичний факультет)<ref>{{Cite web|url=http://www.lnu.edu.ua/dni-nauky-na-fizychnomu-fakulteti/|title=Дні науки на фізичному факультеті|website=Львівський національний університет імені Івана Франка|language=uk|accessdate=2018-12-14|archive-date=26 лютого 2022|archive-url=https://web.archive.org/web/20220226125437/https://lnu.edu.ua/dni-nauky-na-fizychnomu-fakulteti/}}</ref>
* [[Київ]], Національний педагогічний університет імені М.&nbsp;П.&nbsp;Драгоманова
* [[Луцьк]], [[Кінокомплекс Адреналін|СРК «Adrenalin&nbsp;City»]]
* Київ, Київський національний університетт будівництва і архітектури <ref>{{Cite web|title=Маятник Фуко – Київський національний університет будівництва і архітектури|url=http://www.knuba.edu.ua/?p=142090|accessdate=2022-02-18|language=uk|archive-date=18 лютого 2022|archive-url=https://web.archive.org/web/20220218094427/http://www.knuba.edu.ua/?p=142090}}</ref>

* Спостереження за маятником Фуко є одним із способів розв'язування цікавої задачі [[Капиця Петро Леонідович|П.&nbsp;Л.&nbsp;Капіци]] про визначення довжини доби на [[Венера (планета)|Венері]] за постійної хмарності<ref name="Olimp1">{{Cite web|last=|date=|url=http://olympiads.mccme.ru/turlom/1999/tl1999.htm|title=Олимпиады по физике. Турнир им. Ломоносова 26.09.1999|publisher=|accessdate=2010-03-04|deadurl=no|archive-date=30 січня 2012|archive-url=https://web.archive.org/web/20120130183848/http://olympiads.mccme.ru/turlom/1999/tl1999.htm}}</ref>. Умова задачі:
{{Початок цитати}}Астрономічні спостереження показують, що на планеті Венера повна хмарність, тому «жителі» Венери позбавлені можливості спостерігати небесні світила. Опишіть, яким методом вони могли б точно виміряти тривалість своєї доби<ref name=Kapits1>Капица П. Л. [http://msk.treko.ru/show_dict_167 Физические задачи] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091208114610/http://msk.treko.ru/show_dict_167 |date=8 грудня 2009 }}.&nbsp;— М.: «Знание», 1966.&nbsp;— 16 с.</ref>.
{{Кінець цитати}}
* В [[Ісаакіївський собор|Ісаакіївському соборі]] в [[Санкт-Петербург|Ленінград]] маятник Фуко запущено в ніч з 11 на 12 квітня 1931 року і знято 1986 року. Зараз він зберігається в підвалах собору<ref name="nat-geo"/><ref name="want-to-know"/>. Довжина нитки цього маятника&nbsp;— {{Число|98|м}}.
* Досліди в Пантеоні Фуко проводив на прохання президента [[Друга французька республіка|Другої республіки]] [[Наполеон III Бонапарт|Луї Бонапарта]] (майбутнього Наполеона III); про документальні докази благословення демонстрацій Фуко з боку папи (на той момент [[Пій IX|Пія IX]]) невідомо.

== Див. також ==
* [[Математичний маятник]]
* [[Леон Фуко]]
* [[Маятник Фуко (роман)]]

== Примітки ==
{{примітки|2}}

== Література ==
# [[Капиця Петро Леонідович|Капица П. Л.]] [http://msk.treko.ru/show_dict_167 Физические задачи] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20091208114610/http://msk.treko.ru/show_dict_167 |date=8 грудня 2009 }}, {{М.}}, «Знание», 196., 16 с. {{ref-ru}}

== Посилання ==
* [http://olympiads.mccme.ru/turlom/1999/tl1999.htm Олімпіади з фізики. Турнір імені М.&nbsp;В.&nbsp;Ломоносова. 26 вересня 1999.] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120130183848/http://olympiads.mccme.ru/turlom/1999/tl1999.htm |date=30 січня 2012 }} {{ref-ru}}
{{Бібліоінформація}}
[[Категорія:Динаміка]]
[[Категорія:Коливання]]