Foucault ingakísérlete a Szegedi Dómban 2005. április 13.
„És mégis mozog a Föld”
A világról alkotott kép alakulása Ókorban 6 bolygót ismertek (Merkur, ..., Szaturnusz) Ptolemaiosz (120-160) A geocentrikus (Földközéppontú) világkép Kopernikusz (1473-1543) A heliocentrikus (Napközpontú) rendszer Tycho Brahe (1546-1601) A bolygók a Nap körül keringenek, de a Nap a Föld körül kering
1
A világról alkotott kép alakulása Galileo Galilei (1564-1642) Védi Kopernikusz heliocentrikus világképét Johannes Kepler (1571-1630) A bolygópályák ellipszis alakúak Isaac Newton (1642-1727) Egyetemes gravitációs törvény fizikailag megalapozza a kopernikuszi világképet Leon Foucault (1819-1868) Kísérletileg bebizonyította, hogy a Föld forog a tengelye körül.
Jean-Bernard-Léon Foucault
• • • •
francia fizikus született: 1819. szept. 18. (Párizs) meghalt: 1868. febr. 11. (Párizs) orvosnak tanult, de késıbb a fizika kezdte érdekelni • Journal des Debats címő lap tudományos szerkesztıje
2
Jean-Bernard-Léon Foucault munkássága • Fénysebesség mérés • A fény vízben lassabban terjed, mint levegıben (1850) • Felfedezte az örvényáramokat (Foucault-áramok) • Továbbfejlesztette a tükrös teleszkóp tükrét • Bebizonyította, hogy a Föld forog a tengelye körül (1851)
Foucault ingakísérletei • Kerti ház boltozatos pincéje (2 méteres) • Csillagászati obszervatórium (11 méteres) • 1851. február 3. Pantheon (67méteres - 28kg ólom) • 1851. március 25. (III.Napóleon)
3
4
A Foucault-inga mőködése Inga: hosszú kötél, nagy tömeggel a végén
Felfüggesztés: (Cardano - féle) Minden irányba szabadon mozoghasson
5
A Foucault-inga mőködése Ha a Világőrbıl szemléljük, az inga megtartja lengési síkját, és a Föld fordul ki alóla. Ha a forgó rendszerbıl szemléljük (földi megfigyelı), a Föld (Dóm) van nyugalomban, és az inga lengési síkja fordul el ehhez képest.
6
Forgó megfigyelı Külsı megfigyelı
7
A Coriolis-féle erı Ez az erı csak a forgó koordinátarendszerben lévı megfigyelı számára tapasztalható, úgynevezett tehetetlenségi erı.
Azt is mondhatjuk, hogy a Foucault-inga síkjának elfordulása a Coriolis-erıtıl származik. ı
ı
(Hiszen a földi megfigyel azt látja, hogy oldalirányú er téríti el az ingát, és ezért változik meg a lengési síkja.)
8
Hogyan fordul el az inga lengési síkja a Föld különbözı pontjain? • Északi és Déli sarkon 24 óra alatt fordul körbe • Egyenlítın - nem fordul el • Tetszıleges szélességi fokon több mint 24 óra alatt fordul el 360°-kal
Számítsuk ki mennyi idı alatt fordul el 1 fokot az inga lengési síkja Szegeden! A sarkon a körülfordulási idı 24h Ahányszor kisebb ω0 az ω-nál, annyiszor lassabban fordul el az inga lengési síkja az adott ϕ szélességi fokon
sin ϕ =
ω0 ω
ω0 = ω ⋅ sinϕ
9
A szögsebességet felírhatjuk a periódusidı segítségével: 2π 2π 24 h = ⋅sinϕ T0 = T0 24 h sin ϕ T0 =
Szeged: ϕ = 46,25°
24 h sin 46,25o
= 33,22 h
Az inga lengési síkja 1°-ot t1 idı alatt fordul el:
t1 =
T0 33,22 h = = 0,0923 h = 5,54 min 360o 360o
Ha a pálcikák 2cm-re vannak egymástól (az 1m sugarú körön), mennyi idı telik el két bábu feldöntése között?
i =α ⋅r α=
i 2cm = = 0,02 rad = 1,146° r 100cm
Ha 1°-ot 5,54 perc alatt fordul el, akkor 1,146°-ot 6,35 perc alatt fordul el az inga lengési síkja.
10
Foucault-ingák a világon A világ kb. 60 pontján mőködik Foucault-inga • Európában pl.: Párizs, Róma, Köln, …, Szeged, ... • Az USA-ban: Washington, Boston, San Francisco,
A mi Foucault-ingánk elkészítése
• Gipszminta készítése • Ólom, öntés • Felfüggesztés • Próba
2003. április 4.
11
12
13
14
15
16
17
Köszönet Kondé Lajos
kanonok, a Dóm plébánosa
Dr. Dobi János
igazgató, Ságvári Gimnázium
Dr. Szatmári Sándor tv. egy. tanár, SZTE Kís. Fiz. Tsz. Szántó Zoltán
technikus, SZTE Kís. Fiz. Tsz.
Fıdi István
igazgató, Szegedi Fémöntı Kft.
Paszterkó József
késkészítı mester, Cegléd
18
Készítették: Degovics Döníz, Farkas Mária, Fıdi Éva, Pusztai Mónika, Farkas Dávid, Kiss Lóránd, Vass Attila 11.d osztályos tanulók és
Csiszár Imre fizika tanár Ságvári Gimnázium 2003-ban
A bemutatóban közremőködnek: Bencsik Dóra
11.d Ságvári Gimnázium
Szabó Kitti
11.d Ságvári Gimnázium
Miklós Péter
11.d Ságvári Gimnázium
Velez Róbert
11.d Ságvári Gimnázium
19
