证明地球自转的证明实验“傅科摆”是怎么证明的？

Question

如题所述

Answer 1

为了证明地球在自转，法国物理学家傅科（1819—1868）于1851年做了一次成功的摆动实验，傅科摆由此而得名。实验在法国巴黎的一个圆顶大厦进行，摆长67米，摆锤重28公斤，悬挂点经过特殊设计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大，因而基本不受地球自转影响而自行摆动，并且摆动时间很长。在傅科摆实验中，人们看到，摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。分析这种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方向不会改变，因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。傅科摆放置的位置不同，摆动情况也不同。在北半球时，摆动平面顺时针转动；在南半球时，摆动平面逆时针转动，而且纬度越高，转动速度越快；在赤道上的摆几乎不转动。傅科摆摆动平面偏转的角度可用公式θ°=15tsinφ来求，单位是度。式中φ代表当地地理纬度，t为偏转所用的时间，用小时作单位，因为1小时等于15°，所以，为了换算，公式中乘以15。
北京天文馆大厅里也有一个巨大的傅科摆，时时刻刻提醒人们，地球在自西向东自转着。

Answer 2

1851年，法国物理学家让。傅科在巴黎国葬院安放了一个钟摆装置，
摆的长度为67米，底部的摆锤是重28千克的铁球，在铁球的下方镶嵌了一枚细长
的尖针。这个巨大的装置是用来做什么的呢？原来，傅科要证明地球的自转。他
设想，当钟摆摆动时，在没有外力的作用下，它将保持固定的摆动方向。如果地
球在转动，那么钟摆下方的地面将旋转，而悬在空中的摆具有保持原来摆动方向
的趋势，对于观察者来说，钟摆的摆动方向将会相对于地面发生变化。原理想通
了，实验却并不好做。由于钟摆方向的改变是细微的，所以稍强一些的气流就会
使实验结果发生变化。由于摆臂越长，实验效果越明显，所以为了观察到方向的
改变，实验地点一定要设置在顶棚很高的厅堂中，顶棚用来悬挂钟摆。傅科最后
选择了巴黎高耸的国葬院作为实验场所，并在摆的下放安置了一个沙盘。在摆运
动时，摆尖会在沙盘上划出一道道的痕迹，从而记录了摆动方向。
实验的结果与傅科的设想完全吻合，摆的摆动显示为由东向西的、缓慢而持
续的方向旋转。傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转