Doodle-Léon Foucault以傅科擺證明地球在自轉,當中的科學揭密!

玩樂家 | 9/18/2013 | | Share on Facebook
有時實驗不必有複雜設備,用簡單設備就能證明基本現象,就像傅科擺是個很簡單的設備,藉由法國物理學家Léon Foucault巧妙發明,就能以傅科擺來首次證明地球是自轉的,在當時可以說是前所未有的實驗!...
有時實驗不必有複雜設備,用簡單設備就能證明基本現象,就像傅科擺是個很簡單的設備,藉由法國物理學家Léon Foucault巧妙發明,就能以傅科擺來首次證明地球是自轉的,在當時可以說是前所未有的實驗!

雖然那時藉由天象、自然現象我們知道地球是在自轉,不過任何現象最後還是要經過數學演算與以儀器的實驗,才能真正的證明地球是在自轉!

而Léon Foucault利用一些簡單的設備,如擺錘,刻度盤、鋼索等等組合成傅科擺,應用了簡單的物理定理「牛頓第一定律」(慣性定律),就很簡單的證明了地球在自轉!

今天9/18是Léon Foucault的194歲誕辰,Google為了紀念Léon Foucault在首頁上推出了傅科擺Doodle,右邊的調整桿玩家可以調整緯度,左邊則是調整時間,預設已經是台灣的緯度與現在時間,就知道當下的傅科擺是如何運行囉!



各位正在閱讀本篇的玩家,其實可以在家中、辦公室DIY一下做個小實驗,像玩樂家一樣使用了檯燈、繩子、重物,就能重現Léon Foucault的傅科擺,並且觀察到地球在自轉的現象了!

當地球自轉改變方向後,因為重錘有慣性作用並不會隨之改變方向,我們就可以利用這個實驗來證明地球在自轉,不過會因為觀察位置的關係,產生了以為是重錘改變方向的錯覺。

假設沒有任何外力施加或所施加的外力之和為零,物體會保持原有的運動狀態。
牛頓第一定律
傅科擺在南半球運作的動畫

圖/DemonDeLuxe
CC BY-SA 3.0



不過會因為空氣摩擦、結構的設計、啟動方式等等因素因而干擾這個實驗,導致轉向不會很精準,所以各位玩家還是可以參考看看今天的Google Doodle!


我們可以看到下面這張圖是Léon Foucault當年在巴黎先賢祠,以鋼索、重錘、刻度盤製作出最著名的傅科擺路線動畫。
在巴黎先賢祠傅科擺的路線模擬動畫,藍色的線則是代表單擺的擺動路徑,綠色的線代表重錘移動時,投影在地面上的路徑!

圖/Nbrouard
CC BY-SA 3.0



這個裝置之後被移至另外一個國立博物館保存,但是2010年時卻因為鋼索斷裂導致損壞,畢竟都快過了兩百多年了,但是Léon Foucault的貢獻並不會因此磨滅。
傅科擺目前在巴黎先賢祠的複製品

圖/Arnaud 25

Léon Foucault出生在法國巴黎於1819年9月18日,一開始Léon Foucault是學習醫術,不過因為怕血所以改學物理,後來在物理上有多項重大貢獻,例如位於磁鐵兩極內的銅盤旋轉時會因為渦電流而發熱、發明偏光鏡等等。
Léon Foucault的畫像

正因為這些重大的貢獻,Léon Foucault因此在1855年榮獲科學界最高榮譽之一-英國皇家科普利獎。

之後在1862年更是測量到光的速度,當時測量的光速與現今用精密儀器所測量的光速更是只有0.6%的誤差!



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