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 címőlap 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 Külsımegfigyelı 7
A Coriolis-féle erı Ez az erıcsak a forgó koordinátarendszerben lévı megfigyelıszámára tapasztalható, úgynevezett tehetetlenségi erı. Azt is mondhatjuk, hogy a Foucault-inga síkjának elfordulása a Coriolis-erıtıl származik. (Hiszen a földi megfigyel ıazt látja, hogy oldalirányú er téríti el az ingát, és ezért változik meg a lengési síkja.)ı 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 idı24h Ahányszor kisebb ω 0 az ω-nál, annyiszor lassabban fordul el az inga lengési síkja az adott ϕ szélességi fokon ω0 sin ϕ = ω0 = ω sinϕ ω 9
A szögsebességet felírhatjuk a periódusidı segítségével: 2π 2π 24h = sinϕ T 0 = T 24h sinϕ 0 24 h Szeged: ϕ = 46,25 T0 = = 33, 22 h sin 46,25 o Az inga lengési síkja 1 -ot t 1 idıalatt fordul el: T0 33,22 h t1 = = = 0,0923h = 5,54 min o o 360 360 Ha a pálcikák 2cm-re vannak egymástól (az 1m sugarú körön), mennyi idıtelik el két bábu feldöntése között? i = α r i 2cm α = = = 0,02rad = 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 Dr. Dobi János Dr. Szatmári Sándor Szántó Zoltán Fıdi István Paszterkó József kanonok, a Dóm plébánosa igazgató, Ságvári Gimnázium tv. egy. tanár, SZTE Kís. Fiz. Tsz. technikus, SZTE Kís. Fiz. Tsz. igazgató, Szegedi FémöntıKft. késkészítımester, 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 Szabó Kitti Miklós Péter Velez Róbert 11.d Ságvári Gimnázium 11.d Ságvári Gimnázium 11.d Ságvári Gimnázium 11.d Ságvári Gimnázium 19