كاتدرائية القديس اسحق. كيف أصبح بندول فوكو في الكاتدرائية رمزًا للصراع بين العلم والدين؟ تجربة فوكو: دليل على دوران الأرض

تذكر أن بندول فوكو هو جهاز تجريبي يمكنك من خلاله مراقبة الدوران اليومي للأرض بصريًا. إنه سلك طويل إلى حد ما (في التصميم الأصلي لجان فوكو ، كان طوله 67 مترًا) ، يتم تعليق الحمل عليه. بمرور الوقت ، يتغير مستوى اهتزاز البندول ، ويتحول ببطء في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران الأرض ، و الموقع الجغرافي(خط العرض) للأداة يؤثر على معدل التغيير.

من الصعب جدًا تخيل مستوى ثابت بالنسبة للنجوم ، وبالتالي يدور بالنسبة إلى الأرض. الأرض كبيرة جدًا ، و "تسطيحها" الظاهر مألوف جدًا بالنسبة لنا ، ومن المستحيل تمامًا أن نشعر بالدوران على أنفسنا. يوضح بندول فوكو بوضوح تأثير الدوران اليومي ، ولكن حتى بالنظر إليه ، ليس من السهل دائمًا فهم وقبول "شهادته".

لوحة؛ ثلاث شوكات الفلين النبيذ؛ الجير أو أي شيء آخر من نفس المعلمات ، مثقوب بسهولة بإبرة ؛ اثنين من إبر الخياطة. بكرة خيط؛ ملح.

وتخيل الموقف: يأتي ابنك إليك ويسأل: أبي ، لقد قرأت عن نوع من بندول فوكو ، والذي يثبت أن الأرض تدور ، ولم يفهم شيئًا. هل يمكنك أن تشرح لي بطريقة أبسط؟ بالطبع ، أنت تجيب وتبني نموذج بندول في المطبخ مباشرة.

الجير والإبر

يمكنك بناء نموذج من أي شيء تقريبًا ، ويمكنك جعله أكثر جمالًا وأكبر وأكثر جاذبية. اخترنا استخدام العناصر البسيطة التي يمكن العثور عليها في بضع دقائق فقط في أي مطبخ تقريبًا. لا تحتاج حتى للذهاب إلى المتجر.

إذا قمنا بتدوير اللوحة بالتساوي (على سبيل المثال ، عن طريق وضعها على قرص دوار) ، فإن طرف البندول الخاص بنا سيصف شكلاً على الملح ، مشابهًا للشكل الموصوف بواسطة بندول فوكو الحقيقي.

إذن ، طبق ، ثلاث شوكات ، إبرتان ، فلين ، نوع من الحمل (ليمون ، بطاطس ، تفاحة صغيرة) ، بكرة خيط ، ملح. تلعب اللوحة دور الأرض ، والجدول الذي تقف عليه هو نظام إحداثيات ثابت تدور فيه الأرض (بمعنى آخر ، النجوم). من كل هذا ، من السهل بناء الهيكل الموضح في الصورة الأولى. أصعب شيء هو اختيار طول الخيط بحيث بالكاد يلامس طرف الإبرة سطح اللوحة. من المهم جدًا الحفاظ على التمركز ، أي التأكد من أن طرف الإبرة يخرج من منتصف الثمرة ، والتي يتم استخدامها كحمل.

ثم نبدأ النظام - من الأفضل سحب الحمولة إلى الجانب وتركها تذهب. يبدأ البندول في التأرجح. إذا قمنا بتدوير اللوحة حول المحور ، فسنجد أن البندول لا يدور معها ، ولكنه يستمر في التأرجح في مستوى ثابت! يستخدم الملح في هذه الحالة من أجل الوضوح - عندما تقلب اللوحة ، يرسم طرف الإبرة مسارًا جديدًا.

كلما زاد طول الخيط ، كلما زاد تأرجح البندول بسعة كافية لجعل مراقبة التجربة من الجانب ممتعة.

الآن يكفي أن نتخيل أن اللوحة كبيرة جدًا - بقطر الأرض. وهي تدور ، كما كان يقول جاليليو ، من تلقاء نفسها ، تمامًا كما ندير اللوحة بأيدينا. كما أن بندول فوكو ، المنحدر من قبة القبة السماوية في موسكو أو البانثيون في باريس ، يكتب شكلاً معقدًا ، يغير باستمرار مستوى التذبذب بالنسبة إلى الأرض. بتعبير أدق ، فإن الأرض هي التي تغير موقعها بالنسبة إلى البندول. مثل الطبق.

لقد شهدنا ، مرة أخرى ، كيف أن الكنيسة والدولة ، في معارضتهما ، أو على العكس من ذلك ، تجدان تفاهمًا متبادلاً كاملاً ، يبرهنان بوضوح على ذلك لمواطنيهما وأبنائهما من خلال مثل هذه الإيماءات الواسعة التي تسببوا في موجة من الحركة الاحتجاجية في كليهما. الوضع المرتفع والمناقش على نطاق واسع لكاتدرائية القديس إسحاق ، البندول في الكاتدرائية، كحجة معادية للدين ، فإن الخدمات المتجددة والعمل التعليمي المستمر للمتحف-النصب التذكاري يجلب الارتباك والخلاف بين سكان المدينة القلقين. ما هو جوهر الخلاف؟

كاتدرائية القديس اسحق تحت القيصرية

المهندس المعماري Auguste Montferrand وبناء من بنات أفكاره جديد رابع على التوالي ،بنيت في نفس الموقع ، الكاتدرائية تكريما لإسحاق دالماتيا ، كان يسيطر عليها الإمبراطور نيكولاس نفسهأنا . بدأ في عام 1818 عمل التصميم، مع إجراء تصحيحات على النسخة الأصلية واستمر بناء المعبد نفسه 40 سنة.

حضرت عائلة الإمبراطور ألكسندر الثاني التكريس الرسمي للكاتدرائية في 30 مايو 1858. كان المبنى المهيب مدهشًا في حجمه وجماله من الخارج والداخل. واصطفت القوات في عرض عسكري. تم إنشاء Tribunes للأشخاص في ساحتين متجاورتين. لقد كانت عطلة رائعة لجميع سكان سان بطرسبرج.

سرعان ما تم تسليم المبنى إلى وزارة الداخلية ومنذ عام 1883 أصبح خاضعًا مزدوجًا: للقسم الأرثوذكسي - في "العلاقات الاقتصادية" ، إلى الوزارة - في "التقنية والفنية". بدت الطلبات المتكررة من مطارنة العاصمتين لنقل كاتدرائية القديس إسحاق إلى الإدارة الوحيدة لرجال الدين رفضًا قاطعًا.

حتى عام 1928 ، كانت كاتدرائية القديس إسحاق ، التي تحررت من قيم الكنيسة الباهظة الثمن ، تنتمي إلى مجتمعات مختلفة من أبناء الرعية. في يونيو ، تم إنهاء العقد مع الرعية التالية ، وتم إنهاء الخدمات ، وتم نقل المبنى إلى استخدام Glavnauka. في 12 أبريل 1931 ، تم افتتاح متحف للدعاية المعادية للدين هنا.

بدأ المبنى لأداء وظائف علمانية حصرية. بعد الترميم ، تم فتح سطح المراقبة في الأعلى. يمكن الآن لكل مواطن سوفيتي أن يعجب بجمال لينينغراد من ارتفاع كاتدرائية القديس إسحاق. البندول في الكاتدرائية، تم تركيبها كأداة علمية لإثبات حقيقة أن الأرض تدور حول محورها ، أثارت اهتمامًا كبيرًاسكان المدينة وضيوفهم. قلة من الناس كانوا متحمسين لأنهم أزالوا صورة حمامة ، صورة الروح القدس ، من داخل القبة لتركيبها.

في ليلة 12 أبريل 1931 ، اجتمع 7000 متفرج لمشاهدة إطلاقها الأول ، الذين راقبوا باهتمام وجادلوا بصخب تحسباً للنتيجة: هل ستسقط علبة الثقاب من كرة أم لا. العلموانتصر على الدين: "إنه يدور"بندول فوكو في كاتدرائية القديس اسحقأثبت ذلك بشكل لا يمكن إنكاره.

ما هو بندول فوكو؟

تم إجراء أول تجربة من هذا القبيل في عام 1851 من قبل الفرنسي جان فوكو. بعد إجراء التجارب في قبو المنزل ، أظهر تجربته تحت قبة البانثيون في حضور الإمبراطور المستقبلي نابليون الثالث.وبإذن من البابا.

عندما تم إطلاق بندول وزنه 28 كجم على طول خط الزوال الجغرافي في اهتزاز حر على سلك بطول 67 مترًا ، كان طرفه المعدني يتتبع الركامحول الرمال. كان من الواضح أن كل وصول لاحق للطرف يتم إزاحته بعدة مليمترات مقارنة بالسابق. بعد فترة ، أصبح من الواضح أن طائرة البندول كانت تدور. في ساعة واحدة ، كانت زاوية الدوران 11 درجة.

بندول فوكو في كاتدرائية القديس إسحاقيزن 54 كجم وكابل بطول 98 مترًا أدار مستوى التذبذب بمقدار 13 درجة في الساعة.

البندول في الكاتدرائية

في ثمانينيات القرن الماضي الكنيسة الأرثوذكسيةبدأت في استعادة نفوذها. توقف السيطرةللمواطنين لزيارة المعابد والأداءأسرار الكنيسة. في أيام العطلات ، حضر الأشخاص الأوائل القداس في كاتدرائية العاصمة.

وكدليل على ولائها للكنيسة ، لفتت الدولة الانتباه إلى كنيسة القديس إسحاقالكاتدرائية. البندول في الكاتدرائيةتم تفكيكه بحجة معقولة: انهيار نظام التعليق. كان هذا في عام 1986 ، وبعد أربع سنوات استؤنفت الخدمات هنا.

تكمن أداة فوكو المادية ، التي ضحى بها من أجل السلام والوئام بين بنيتي السلطة القويتين ، الدولة والكنيسة ، في قبو المتحف. حيث علق البندول في كاتدرائية القديس إسحاق في سانت بطرسبرغ، الحمامة تطير مرة أخرى.

في عام 2015 ، أثار رجال الدين للمرة الثالثة (مرتين قبل الثورة) مسألة نقل كاتدرائية القديس إسحاق إلى الكنيسة. وصدرت العديد من المطبوعات والنزاعات وخطب المواطنين "مع" و "ضد". أخيرًا ، في يناير 2017 ، أعلن محافظ سانت بطرسبرغ قرار السلطات: "تم حل مسألة نقل كاتدرائية القديس إسحاق إلى الكنيسة الأرثوذكسية الروسية ، لكن المبنى سيحتفظ بالكامل بمتحفه وتعليمه. وظيفة."

ماذا سيحدث بعد ذلك؟

فهم الجميع البيان بطريقتهم الخاصة. اعتبر عمال المتحف هذا بمثابة تصفية للمتحف. ووقعت أعمال احتجاج لأنصار المتحف ومسيرات للمعارضين. وهكذا ، عندما تمت إزالة بندول فوكو من كاتدرائية القديس إسحاقوأعلنت السلطات قرارها ، إلا أن ذلك لم يوضح بشكل نهائي الملكية أو الغرض من المبنى.

حتى الآن ، لا يوجد فهم نهائي لوضع الكاتدرائية من كلا الجانبين. يبدو أن الحكومة ، بعد أن أعربت عن استعدادها لنقل "إسحاق" إلى أيدي الكنيسة ، منذ كانون الثاني (يناير) من هذا العام ، لم تنتظر طلبًا رسميًا لذلك من جمهورية الصين. موظفو المتحف لا يعرفون ماذا يفعلون: حزم المعروضات أو تفريغها بعد تجميعها. تثير وسائل الإعلام بشكل دوري هذه القضية مع إدارة المتحف ، لكن يبدو أن كلا من السابق ويو مودروف ، الذي تولى منصبه في يونيو ، لديهما فكرة سيئة عن مستقبلهما.المواطنون يحتجون بشكل دوري.

حتى الآن ، يمكننا أن نقول بثقة فقط أن الخدمات تقام اليوم في المبنى كل يوم وأن المتحف يعمل هناك.كاتدرائية القديس اسحق ". رقاص الساعةفي الكاتدرائية كما لو أنه يستمر في التأرجح.

بندول فوكو - ما هو وماذا يؤكل؟

لإجراء التجربة مع البندول ، مُنح جان فوكو وسام جوقة الشرف - أعلى جائزة في فرنسا.

يأخذ اسمه من اسم عالم فلك فرنسي ويستخدم بشكل تجريبي لإثبات الدوران اليومي للأرض. أجرى جان فوكو أول تجربة باستخدام البندول في قبو أحد المنازل ليلًا ، في يناير 1851. في الجزء العلوي من قبو القبو ، قام بتوصيل سلك طوله مترين من الفولاذ المقوى وعلق كرة نحاسية وزنها 5 كيلوغرامات. أخذ الكرة جانبًا ، وثبتها بخيط بالقرب من أحد الجدران ، أحرق فوكو الخيط ، مما سمح للبندول بالتأرجح بحرية. وفي نصف ساعة شهد دوران الأرض. في المرحلة التالية من تجربته ، أخذ العالم حمولة تزن بالفعل 28 كجم وعلقها على قمة القبة على سلك طوله 67 مترًا ، وفي نهاية الحمل ، ثبت جان فوكو نقطة معدنية. كان البندول يتأرجح فوق سياج دائري يُسكب الرمل على طول حافته. مع كل تأرجح للبندول ، قام قضيب حاد ، مثبت في أسفل الوزن ، بإسقاط الرمل بحوالي 3 مم من المكان السابق. بعد بضع ساعات ، أصبح من الواضح أن الطائرة المتأرجحة للبندول تدور في اتجاه عقارب الساعة بالنسبة إلى الأرض. في غضون ساعة ، دارت طائرة التذبذب أكثر من 11 درجة ، وفي حوالي 32 ساعة قامت بثورة كاملة وعادت إلى المنصب السابق. وهكذا أثبت فوكو أنه إذا لم يدور سطح الأرض ، فلن يظهر البندول تغيرًا في مستوى التذبذب. بعد تكرار التجربة في دائرة ضيقة من الناس ، اقترح الإمبراطور الفرنسي المستقبلي نابليون الثالث أن يكرر فوكو التجربة علنًا تحت قبة البانثيون في باريس.

جغرافيا البندولات

يتأثر مستوى دوران البندول بخط العرض للمكان المثبت فيه. إذا ، على سبيل المثال ، قمت بوضعه في الشمال أو القطب الجنوبيعندها ستحدث ثورة خلال 24 ساعة. والبندول الموجود عند خط الاستواء لن يدور على الإطلاق. عامل آخر هو طول التعليق. البندولات الطويلة تدور بشكل أسرع.

بعد تجربة عالم الفلك الفرنسي ، بدأ استخدام بندول فوكو في جميع أنحاء العالم. تم تصميم الأجهزة الموجودة وفقًا لنفس المبدأ وتختلف فقط في المعايير الفنية وتصميم المواقع التي تم تثبيتها عليها.

من عام 1931 حتى عام 1986 ، يمكن رؤية بندول فوكو ، الذي يبلغ طوله 98 مترًا ، في كاتدرائية القديس إسحاق في سانت بطرسبرغ. خلال الجولة ، يمكن للزوار مراقبة التجربة: استدار مستوى دوران البندول المعلق أسفل القبة ، وأسقط القضيب علبة كبريت على الأرض على مسافة من مستوى الدوران. في عام 1986 ، تمت إزالة البندول وإزالته إلى الطابق السفلي من كاتدرائية القديس إسحاق بسبب عطل في آلية التعليق. تم وضع حمامة ، الساكن الأصلي لهذا المكان ، على خطاف أسفل القبة. لمدة 30 عامًا ، كان بندول فوكو في المخزن ، ولكن في العام الماضي تم إزالته مرة أخرى. تم التخطيط للعرض الوحيد لعمله في يوم رواد الفضاء ، ثم أصبح جزءًا من معرض المتحف. اقترح نيكولاي بوروف ، مدير كاتدرائية القديس إسحاق GMP ، أن تُظهر سلطات المدينة البندول في الساحة أمام الكاتدرائية ، لكن هذه المبادرة لم تجد الدعم. بالمناسبة ، كان البندول المعلق في كاتدرائية القديس إسحاق هو الأكبر في العالم. يبلغ طول خيطه 98 م ، ويزن البندول البرونزي 54 كجم.

اليوم في بلدنا ، بالإضافة إلى القبة السماوية في نوفوسيبيرسك ، يمكن أيضًا مشاهدة بندول فوكو العامل في القبة السماوية في موسكو (يوجد بندول بطول خيط يبلغ 16 مترًا وكتلة كروية 50 كجم) ، جامعة سيبيريا الفيدرالية (خيوط) الطول - 20 م). في الوقت الحالي ، يتأرجح البندول في القباب السماوية في سانت بطرسبرغ (طول الخيط - 8 م) وفولجوجراد (وزنه 12 كجم وطول الخيط 8.5 م) ، وكذلك في ردهة الطابق السابع من المكتبة الأساسية لجامعة موسكو الحكومية ، في جامعة فولغا الفيدرالية في قازان. يوجد بندول فوكو آخر في بارناول في AltSTU سمي على اسم A.I. أنا. بولزونوف في قسم الفيزياء التجريبية. طول خيطها 5.5 م.

تم تركيب أكبر بندول في رابطة الدول المستقلة وواحد من أكبر بندولات فوكو في أوروبا في معهد كييف للفنون التطبيقية. تزن الكرة البرونزية 43 كجم وطول الخيط 22 م.

في المجموع ، هناك حوالي 20 نموذجًا من بندول فوكو في العالم ، بما في ذلك الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا ورومانيا وأستراليا والكويت ودول أخرى. البندولات العملاقة من هذا النوع أصبحت الآن معروضات شائعة في بعض المتاحف الكبرى ، بما في ذلك متحف سميثسونيان في واشنطن العاصمة ومتحف العلوم في لندن. كما يوجد بندول في مقر الأمم المتحدة بنيويورك ، وأعلى بندول فوكو عامل في العالم يقع في مركز مؤتمرات أوريغون ، ويبلغ طول خيطه 27.4 مترًا.

إن تكرار تجربة عالم الفلك في المنزل أمر حقيقي

درس محررو مجلة "كل شيء عن المباني الجديدة" كيفية صنع بندول فوكو في المنزل. يمكن أن تكون الخيارات المذكورة أعلاه مفيدة ، على سبيل المثال ، لعرض توضيحي مرئي للدوران اليومي للأرض للأطفال.

الخيار 1.اربط خيطًا بالقلم الرصاص بوزن دائري صغير ، مثل الجوز. ضع مسطرة على المنضدة ، وأمسك القلم الرصاص بشكل أفقي ، وادفع البندول بحيث يتأرجح على طول المسطرة. بعد ذلك ، تحتاج إلى قلب القلم تدريجيًا المستوى الأفقي. لن يؤثر قلب القلم الرصاص على البندول ، وسيظل يتأرجح على طول المسطرة. خلال هذه التجربة ، يجب ألا تكون هناك رياح ، مسودة ، يمكن أن تؤثر على البندول.

الخيار 2.يمكنك قلب البراز رأسًا على عقب وتثبيته في نهايتي ساقيه ، قطريًا ، أي عصا خشبية أو أنبوب معدني ، بالضبط في منتصف هذا التصميم ، تحتاج إلى ربط البندول. اجعله يتحرك بحيث يمر مستوى تأرجحه بين أرجل البراز. قم بتدوير البراز ببطء حول محوره العمودي. الآن يتأرجح البندول في الاتجاه الآخر. في الواقع ، يتأرجح بنفس الطريقة ، وحدث التغيير بسبب دوران البراز نفسه ، والذي في هذه التجربة يلعب دور كوكب الأرض.

الخيار 3.خذ لوحًا خشبيًا بطول 50-60 سم وعرض 12-15 سم وسماكة 2-3 سم. ثبت عليه حامل على شكل حرف U مصنوع من شرائح خشبية ضيقة. يجب أن يكون ارتفاع الحامل حوالي 30-40 سم.احفر ثقبًا رأسيًا في منتصف العارضة العلوية وأدخل قطعة من السلك فيه ، مع ثني الطرف العلوي بحيث يبقى في الفتحة. ثني الطرف السفلي من السلك بخطاف ، وسيتم تعليق البندول عليه. يجب أن يدور هذا الخطاف بحرية في المقبس. على سلك رفيع ، قم بتعليق بعض الوزن الثقيل من الخطاف (صمولة كبيرة أو كرة من محمل ملفوف بقطعة قماش). قم بتأرجح البندول بحيث لا تتجاوز أرجوحته طول الحامل. من خلال تدوير الحامل حول محوره العمودي عكس اتجاه عقارب الساعة ، فإنك بذلك تكرر في شكل مصغر دوران الأرض من الغرب إلى الشرق. وهكذا ، فإن نموذج الأرض يدور ، ويستمر البندول في التأرجح في نفس المستوى الذي انطلق فيه.

بندول فوكو ،جهاز يوضح بصريًا دوران الأرض. يُنسب اختراعه إلى J. Foucault (1819–1868). في البداية ، أجريت التجربة في دائرة ضيقة ، لكن إل بونابرت (الذي أصبح فيما بعد نابليون الثالث ، الإمبراطور الفرنسي) أصبح مهتمًا جدًا لدرجة أنه اقترح على فوكو أن يكررها علنًا على نطاق واسع تحت قبة البانثيون في باريس. سميت هذه المظاهرة العامة ، التي نُظِّمت عام 1851 ، بتجربة فوكو.

تحت قبة المبنى ، علق فوكو كرة معدنية وزنها 28 كجم على سلك فولاذي بطول 67 م. تحت البندول ، تم إنشاء سياج دائري نصف قطره 6 أمتار مع مركز أسفل نقطة التعليق مباشرة. تم سكب الرمال فوق السياج بحيث يمكن لنقطة معدنية مثبتة أسفل كرة البندول ، مع كل أرجوحة ، أن تكتسحها بعيدًا في مسارها. لضمان انطلاق البندول بدون دفع جانبي ، تم أخذه جانبًا وربطه بحبل. بعد أن وصل البندول إلى حالة من السكون التام بعد ربطه ، واحترق الحبل وبدأ البندول في التحرك.

يصنع بندول بهذا الطول ذبذبة كاملة في 16.4 ثانية ، وسرعان ما أصبح واضحًا أن المستوى المتأرجح للبندول يدور في اتجاه عقارب الساعة بالنسبة إلى الأرض. مع كل تأرجح لاحق ، جرف الطرف المعدني الرمل على بعد حوالي 3 مم من المكان السابق. في غضون ساعة ، استدارت الطائرة الهزازة أكثر من 11 درجة ، وفي حوالي 32 ساعة قامت بثورة كاملة وعادت إلى وضعها السابق. هذا العرض المثير للإعجاب دفع الجمهور بصراحة إلى حالة هستيرية. بدا لهم أنهم شعروا بتدوير الأرض تحت أقدامهم.

لمعرفة سبب تصرف البندول بهذه الطريقة ، فكر في الحلقة الرملية. تقع النقطة الشمالية للحلقة على بعد 3 أمتار من المركز ، وبالنظر إلى أن البانثيون يقع عند خط عرض 48 درجة 51 درجة شمالًا ، فإن هذا الجزء من الحلقة أقرب بمقدار 2.3 مترًا من محور الأرض من المركز. لذلك ، عندما تدور الأرض بمقدار 360 درجة في غضون 24 ساعة ، فإن الحافة الشمالية للحلقة ستتحرك في دائرة نصف قطرها أصغر من المركز ، وستقل بمقدار 14.42 مترًا في اليوم. إذن ، الفرق في سرعات هاتين النقطتين هو 1 سم / دقيقة. وبالمثل ، تتحرك الحافة الجنوبية للحلقة بمقدار 14.42 مترًا في اليوم ، أو 1 سم / دقيقة ، أسرع من مركز الحلقة. بسبب هذا الاختلاف في السرعة ، يظل الخط الذي يربط بين النقاط الشمالية والجنوبية للحلقة دائمًا موجهًا من الشمال إلى الجنوب.

عند خط استواء الأرض ، سيكون الطرفان الشمالي والجنوبي لمثل هذا الفضاء الصغير على نفس المسافة من محور الأرض ، وبالتالي يتحركان بنفس السرعة. لذلك ، لن يدور سطح الأرض حول عمود رأسي يقف عند خط الاستواء ، وسيتأرجح بندول فوكو على نفس الخط. ستكون سرعة دوران الطائرة المتأرجحة صفراً ، والوقت اللازم لثورة كاملة سيكون طويلاً للغاية. إذا تم ضبط البندول بالضبط على أحد الأقطاب الجغرافية ، فسيتضح أن المستوى المتأرجح يدور بالضبط 15 درجة كل ساعة ويقوم بالدوران الكامل بمقدار 360 درجة في 24 ساعة (يدور سطح الأرض 360 درجة في كل ساعة. يوم حول محور الأرض.)

كوزيفنيكوف يفجيني

الغرض من هذا العمل هو تنظيم المعلومات المجمعة وإنشاء عرض توضيحي لسطح المكتب لبندول فوكو.

تحميل:

معاينة:

المنافسة الإقليمية للباحثين الشباب "خطوة إلى المستقبل"

الموضوع: بندول فوكو

مكتمل:

كوزيفنيكوف يفغيني الكسندروفيتش

9 "B" class MBOU "الثانوية رقم 6"

مشرف:

دافيدوفا إيرينا نيكولاييفنا

مدرس الفيزياء MBOU "المدرسة الثانوية رقم 6"

كولشوجينو

2012

مقدمة 3

1.1 تاريخ إنشاء بندول فوكو 3

1.2 تجربة فوكو 5

1.2.1. مظاهرة الخبرة 5

1.2.2. مبدأ تشغيل البندول 6

1.3 سيرة J.B.L. فوكو 6

1.4 بندولات فوكو النشطة 7

1.4.1. البندولات العاملة في روسيا ودول رابطة الدول المستقلة 7

1.4.2. البندولات العاملة في بلدان أخرى 9

1.5. حقائق مثيرة للاهتمام 11

2. الجزء العملي 11

2.1. نماذج البندول يمكنك أن تصنعها بنفسك 11

2.2. نموذج البندول المقدم للمسابقة 13

الخلاصة 14

المراجع 15

مقدمة

لقد تعلمت وجود بندول فوكو من مقرر الفيزياء للصف التاسع (الموضوع هو "التذبذبات والأمواج"). ثم شاهدت البرنامج التلفزيوني "جاليليو" ، حيث رأيت نموذج بندول صنعه حرفيو البرنامج. وقررت أن أرى ما إذا كان بإمكاني صنع مثل هذا النموذج العملي بنفسي. للقيام بذلك ، قمت بجمع ودراسة المعلومات من مصادر مختلفة: الكتب ووسائل الإعلام والإنترنت. كانت المادة ممتعة للغاية لدرجة أنني قررت تنظيمها وجعل النموذج بنفسي.

الغرض من هذا العمل هو تنظيم المعلومات المجمعة وإنشاء عرض توضيحي لسطح المكتب للبندول. في هذا العمل ، قدمت مادة حول تاريخ إنشاء البندول ، أول عرض له ، مبدأ التشغيل ، حول أنواع مختلفةنماذج من البندول تم إنشاؤها حول العالم ، وأنا أقدم لهيئة المحلفين نموذج بندول صنعته بنفسي.

من خلال عملي ، تحدثت في درس الفيزياء أمام زملائي في الفصل وفي المدرسة مؤتمر علمي وعملي"طرق الاكتشاف" وحصلت على دبلوم لفوزها في ترشيح "الفيزياء التطبيقية".

1.1 تاريخ إنشاء بندول فوكو

اتضح أن جاليليو لم يكن فقط يحب مشاهدة تأرجح المصابيح في الكاتدرائية. لقد نقل هذا الشغف إلى تلميذه فينتشنزو فيفياني. في عام 1660 ، على عكس جاليليو ، لفت الانتباه إلى سمة أخرى من اهتزازات البندول على خيط طويل.

اتضح أن مستوى تقلباتهم ينحرف باستمرار ، ودائمًا في نفس الاتجاه - في اتجاه عقارب الساعة ، إذا نظرت إلى البندول من أعلى إلى أسفل. وفي عام 1664 ، ربط عالم من مدينة بادوفا ، جيوفاني بوليني ، هذا الانحراف مع دوران الأرض - يقولون ، الأرض تدور ، ومستوى تذبذب البندول ، كما كان ، لا يزال. لذلك يلاحظ الأشخاص الواقفون على الأرض أنه انحراف لمستوى تأرجح البندول.

ولكن اتضح أن خاصية البندول هذه كانت معروفة أيضًا للقدماء في كل مكان. في الواقع ، الجديد هو القديم المنسي. إليكم ما كتبه العالم الروماني بليني الأكبر ، الذي عاش في القرن الأول قبل الميلاد ، عن هذا في كتابه "التاريخ الطبيعي". ن. ه .: "من الممكن ترتيب بوصلة بدون مغناطيس. للقيام بذلك ، عليك أن تأخذ بندولًا وتجعله يتأرجح في اتجاه معين. عندما تستدير السفينة ، يحافظ البندول في تأرجحه في الاتجاه المعطى لها "(الشكل 1).

أرز. 1. بوصلة بليني الأكبر على السفينة التين. 2. شريط مثبت في الدوران

خرطوشة ، لا تغير مستوى التذبذب

يجب أن أقول ، هناك شيء مشكوك فيه في نصيحة بليني. أولاً ، لم يكن بإمكان بليني أن يعرف عن البوصلة ، فقد علموا عنها في أوروبا في وقت لاحق ، على الأقل أطلقوا عليها هذا الاسم. يمكن أن يُنسب الكثير إلى بليني من قبل مترجم أعماله من اللاتينية في القرن الثامن عشر. ثانيًا ، من المستحيل ألا يغير البندول مستوى اهتزازاته لفترة طويلة ، ولا يمكن جعل تعليقه مثاليًا ، وسوف يتداخل الهواء المحيط به. وثالثًا ، فإن دوران الأرض هو نفسه "يحرف" مستوى اهتزازات البندول ، بحيث "تستقر" السفينة في دائرة. لكن بطريقة أو بأخرى ، لاحظ بليني أن البندول يحتفظ بمستوى تقلباته. وقد تم تطبيق هذه الخاصية ببراعة من قبل العالم الفرنسي جان برنارد ليون فوكو (1819-1868) ، الذي ابتكر بندولاته الشهيرة. منذ طفولته ، لم يكن فوكو يحب الدراسة ، وكانت المعرفة تُعطى له بصعوبة. لكن يديه كانتا ذهبيتان - لقد صنع الألعاب ، والأجهزة ، وصنع محركًا بخاريًا بنفسه ، وعمل بشكل مثالي في مخرطة.

بمجرد أن لاحظ فوكو أنه إذا قمت بربط قضيب فولاذي مرن طويل في ظرف الآلة وجعلته يتأرجح (الشكل 2) ، فلن يتغير مستوى التذبذب حتى مع الدوران السريع للظرف. مهتمًا بهذه الظاهرة ، بدأ فوكو أولاً في ملاحظة سلوك نفس القضيب في خرطوشة دوارة ، ثم ، للراحة ، قرر استبداله ببندول.

أجرى فوكو تجاربه الأولى على البندول في قبو منزله في باريس. قام بربط سلك طوله مترين من الفولاذ المقوى أعلى قبو القبو وعلق عليه كرة نحاسية وزنها خمسة كيلوغرامات. أخذ الكرة جانبًا ، وثبتها بخيط بالقرب من أحد الجدران ، أحرق فوكو الخيط ، مما سمح للبندول بالتأرجح بحرية. وفي نصف ساعة شهد دوران الأرض.

حدث هذا في 8 يناير 1851. بعد أيام قليلة ، كرر فوكو تجربته في مرصد باريس بناءً على طلب مديره العالم الفرنسي الشهير أراغو. هذه المرة ، كان طول السلك بالفعل 11 مترًا ، وكان انحراف المستوى المتأرجح للبندول أكثر وضوحًا.

تم الحديث عن تجربة فوكو في كل مكان. أراد الجميع رؤية دوران الأرض بأعينهم. وصل الأمر إلى حد أن رئيس فرنسا ، الأمير لويس نابليون ، قرر وضع هذه التجربة على نطاق هائل حقًا من أجل إظهارها علنًا. تم منح فوكو مبنى باريس بانثيون بارتفاع قبة يبلغ 83 مترًا.

1.2 تجربة فوكو

1.2.1. إظهار الخبرة

لأول مرة ، قام جان فوكو بمظاهرة عامة في عام 1851 في باريس بانثيون (الشكل 3): تحت قبة البانثيون ، علق كرة معدنية تزن 28 كجم مع نقطة مثبتة عليها على فولاذ سلك بطول 67 مترًا ، سمح له جبل البندول بالتأرجح بحرية في جميع الاتجاهات ، وتم إنشاء سياج دائري بقطر 6 أمتار تحت نقطة التعلق ، وتم سكب مسار رملي على طول حافة السياج بحيث يكون البندول في يمكن أن ترسم الحركة علامات على الرمال عند عبورها. لتجنب الدفع الجانبي عند بدء البندول ، تم إبعاده وربطه بحبل ، وبعد ذلك تم حرق الحبل.

كانت فترة تذبذب البندول بطول التعليق 16.4 ثانية ، مع كل اهتزاز كان الانحراف عن العبور السابق للمسار الرملي حوالي 3 مم ، في ساعة يدور مستوى ذبذبات البندول أكثر من 11 درجة في اتجاه عقارب الساعة ، أي أنه في حوالي 32 ساعة استدار بالكامل وعاد إلى موضعه الأصلي.

1.2.2. مبدأ عمل البندول

مبدأ تشغيل بندول فوكو هو أنه لكل تذبذب ينحرف عن مسار معين بسبب دوران الأرض حول محورها ، يكون هذا التأثير أكثر وضوحًا عند قطبي الكوكب ولا يمكن ملاحظته على الإطلاق عند خط الاستواء . كلما كان البندول أكبر ، كلما كان تأثير الانحراف أكثر وضوحًا. إذا بدأ البندول العامل ، أو بالأحرى الإطار ، في الدوران ، فإن البندول يحتفظ بموضعه ، ويحدث أيضًا للأرض ، ويدور تحت البندول ويبدو أن البندول يغير اتجاه اهتزازاته ، في الواقع البندول ببساطة تحافظ على موقعها ، والأرض تدور. نظرًا لأن البندول غير متصل بشكل صارم بإطاره ، فإن الإطار يدور مع الأرض ، ويحافظ البندول على موضعه.

1.3 سيرة J.B.L. فوكو

FOUCAULT Jean Bernard Léon (1819-1868) ، عالم فيزياء فرنسي ، اشتهر بتجاربه في البصريات والميكانيكا. من مواليد 18 سبتمبر 1819 في باريس. تلقى تعليمه الابتدائي في المنزل. بإصرار من والده ، درس الطب ، لكنه أصبح مهتمًا بالفيزياء التجريبية. من عام 1845 - كاتب عمود علمي في صحيفة "Journal of Discussions" ("Journal des Dbats") ، من عام 1855 - موظف في مرصد باريس ، من عام 1862 - عضو في مكتب خطوط الطول. وتتعلق الأبحاث الرئيسية بالبصريات والميكانيكا والكهرومغناطيسية. أجرى مع A. Fizeau عددًا من الدراسات البصرية ، كان أشهرها مراقبة تداخل الضوء عند اختلاف كبير في المسار. في 1849-1850 قاس سرعة الضوء في الهواء والماء باستخدام مرآة سريعة الدوران. أكدت هذه القياسات المقارنة أخيرًا الطبيعة الموجية للضوء. في عام 1851 ، باستخدام البندول (بندول فوكو) ، أظهر دوران الأرض حول محورها. في عام 1852 اخترع الجيروسكوب ، والذي يستخدم الآن على نطاق واسع في الهندسة والملاحة. في عام 1855 ، اكتشف تسخين مادة موصلة بواسطة التيارات المستحثة بالدوامة (تيارات فوكو) واقترح طريقة لتقليلها. طور طريقة دقيقة لتصنيع المرايا للعاكسات الكبيرة واقترح استخدام مرايا زجاجية أخف وزنا وأرخص ثمنا مغطاة بغشاء فضي بدلا من المرايا المعدنية. تشمل اختراعات فوكو الأخرى جهاز تخفيت تلقائي لمصباح قوس ، ومقياس ضوئي ، ومنشور استقطابي مناسب للاستخدام في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. كان فوكو عضوا في الجمعية الملكية في لندن ، أكاديمية برلين للعلوم. حصل على وسام كوبلي عن الجدارة العلمية.

1.4 بندولات فوكو النشطة

1.4.1. البندولات العاملة في روسيا وبلدان رابطة الدول المستقلة

في 24 فبراير 2011 ، ظهر نموذج البندول فيكييف. تم تثبيته في (الشكل 4). تزن الكرة البرونزية 43 كيلوجرامًا ، ويبلغ طول الخيط 22 مترًا. يعتبر بندول كييف فوكو الأكبر في رابطة الدول المستقلة وواحدًا من الأكبر في أوروبا.

تم افتتاح 12 يونيو 2011القبة السماوية في موسكو ، حيث يتم تثبيت بندول فوكو التشغيلي بخيط طوله 16 مترًا وكتلة كروية 50 كيلوجرامًا (الشكل 5).

8 فبراير 2012 افتتحمجمع نوفوسيبيرسك للفيزياء الفلكية والتي تضم برج فوكو ذو بندول يبلغ طول خيطه 15 مترا.

يتوفر بندول فوكو الحالي بخيط طوله 20 مترًا فيجامعة سيبيريا الفيدرالية (كراسنويارسك ).

يزن بندول فوكو الحالي 12 كيلوجرامًا ويبلغ طول خيطه 8.5 مترًا ، وهو متاح في قبة فولجوجراد السماوية.

يوجد بندول فوكو الحالي حاليًا في القبة السماوية في سانت بطرسبرغ. طول خيطه 8 أمتار.