Как да обясним на дете какво е махалото на Фуко

Спомнете си, че махалото на Фуко е експериментално устройство, с което можете да наблюдавате визуално ежедневното въртене на Земята. Тя е доста дълга (в оригиналния дизайн на дължината на Жан Фуко е била 67 м) стоманена тел, върху която товарът е окачен. С течение на времето равнината на трептене на махалото се променя, бавно се завърта в посока, обратна на посоката на въртене на Земята, а географското положение (ширина) на устройството влияе на скоростта на промяна.

Много е трудно да си представим самолет, неподвижен спрямо звездите и съответно въртящ се спрямо Земята. Земята е твърде голяма, нейната видима „равнина“ ни е твърде позната и е напълно невъзможно да усетим въртенето върху себе си. Махалото на Фуко ясно ни показва ефекта от ежедневното въртене, но дори и да го погледнем, не винаги е лесно да разберем и приемем неговите „свидетелства“.

Комплект табела за инструменти; три вилици; винен корк; вар или друг предмет с подобни параметри, лесно пробит от игла; две игли за шиене; шпула от конец; солта.

Но представете си ситуация: син се приближава до вас и пита: татко, прочетох за някакво махало на Фуко, което доказва, че Земята се върти, и не разбрах нищо. Можете ли да ми обясните нещо по-просто? Разбира се, вие отговаряте и изграждате модел на махалото точно в кухнята.

Липи и игли

Можете да изградите модел от почти всичко, можете да го направите по-красив, по-голям, по-фотогеничен. Предпочитахме да използваме прости предмети, които могат да се намерят във почти всяка кухня за няколко минути. Не е нужно дори да ходите в магазина.

Ако завъртите плочата равномерно (например, като я поставите на въртящ се диск), върхът на нашето махало ще опише в сол фигура, подобна на тази, описана от истинско махало на Фуко.

И така, чиния, три вилици, две игли, корк, някакъв товар (вар, картоф, малка ябълка), шпула с конец, сол. Плоча играе ролята на Земята, а масата, на която стои, е фиксирана координатна система, в която Земята се върти (с други думи, звезди). От всичко това е лесно да се изгради дизайнът, показан на първата снимка. Най-трудното е да изберете дължината на конеца, така че върхът на иглата почти да докосва повърхността на плочата. Много е важно да се поддържа подравняването, тоест да се уверите, че върхът на иглата излиза от самата средна част на плода, която се използва като товар.

След това стартираме системата - най-добре е да теглим товара настрана и да го пуснем. Махалото започва да се колебае. Ако завъртим плочата около оста, се оказва, че махалото не се върти с него, а продължава да се колебае в постоянна равнина! Солта в този случай се използва за яснота - когато завъртите плочата, върхът на иглата очертава нова траектория.

Колкото по-дълга е нишката, толкова по-дълго махалото ще се колебае с достатъчна амплитуда, така че би било интересно да наблюдавате експеримента отстрани.

Сега е достатъчно да си представим, че плочата е много голяма - с диаметър на Земята. И тя се върти наоколо, както Галилео казваше, според легендата, сам, точно докато въртим чинията с ръка. А махалото на Фуко, слизайки от купола на московския планетариум или Парижкия пантеон, изписва сложна фигура, като постоянно променя равнината на трептенията спрямо Земята. По-точно, тази Земя променя позицията си спрямо махалото. Като чиния.

Също по темата си струва да прочетете нашите експерименти с кинетичен пясък и разпространение на пламък чрез парафинови пари.

Статията „Кухненското махало на Фуко“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 3, март 2015 г.).