傅科摆

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傅科摆(Foucault pendulum)指仅受引力和吊线张力作用而在惯性空间固定平面来自内运动的摆。

为了证明地球在自转,法国物理学家傅科(1819—1868)于1851年做了一次成功的摆动实验,从而有力地证明了地球是在自转,傅科摆由此而得名!

  • 中文名 傅科摆
  • 定价 69.00
  • 出版社 上海译文出版社
  • 作者 翁贝托·埃科
  • 出版时间 2014年01月

基本概述

  为了证明地球在自转,法国物理学家傅科(1819-1868)于1851年做了一次成功的摆动实验,傅科摆由此而得名。

  实来自验在法国巴黎先贤祠最高的圆顶下方进行,摆长67米,摆锤重2360百科8公斤,悬挂点经过特殊设解划张计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大,因而基本不受地球自转影响而自行摆动,并且摆动时间很长。摆动过程中,摆动平面沿顺时针方向缓缓转动,摆动方向不断变化。

  傅科摆放置的位置不同,摆动情况也不同。在北半球时,摆动平面顺时针转动;在南半球时,摆动平面逆时针转动。而且纬度越高,转动速度越快,在赤道上的摆另史秋而铁几乎不转动,在两世境危胜溶步须航庆极极点旋转一周的周期则为一恒星日(23小时56分4秒),简在物酒久者单计算中可视为24小时。傅科摆摆动平面偏转的角沉错甚研脱度可用公式θ°=15°tsinφ来求,单位是度。式中φ代表当地地理纬度,t为偏转所用的时间,用小时作单位,因为地球自转角速度1小时等于15°,所以,为了换算,公式中乘以15°。

北京促祖顺天文馆傅科摆

证明自转

  摆在摆这官体危动平面方向上并没有受到外力作用,按照惯性定律,摆动的空间方向不会改变,因而可知,这种摆动方向的变化,是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动政马念控的结果,地球上的观察者看到相对运动现象,从而有力地证明了地球是在自转。

傅科

实验过程

  1851年,巴黎国葬院(法兰西共和国的先贤祠)大厅不校第赵,让·傅科(Jean Foucault)在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索,绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候,摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。

  按照日常生活的经验,这个硕大无比的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。可人们惊奇地发现,傅科设置的摆每经过一个周期的震荡,在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹(准确地说,在这个直径6米的沙盘边缘,两个轨迹之间相差大约3毫米来自)。

  截止到2013年,巴黎国葬院中依然保留着150年前傅科摆实验所用的沙盘和标尺。

国葬院

  据说,该实验被评为"物理最美实验"之一。

悬挂方法

  摆的运动超然于地球的自转,但我们要悬挂摆的支架也不参与地球的自转。傅科采取了一种装置——万向节,从而使摆动平面通农意皇眼料直级搞超然于地球的自转。

厚息陈分务自转惯性

  傅科摆为什360百科么能够演示出地球自转呢?简单的说,因为惯性。

  通常,我们说"地球具有自转"的时候,我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题,如果没有参照物,谈论运动是不可想象的。我们没有办法在般在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物,因此,我们只能依靠较全要轮副弱径温半远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上,那些天体也绝不是"空间中的钉子",只不过因为它们实在太遥远了,我们不妨--事实上恐怕也是唯一的选择兴短青鲁从激--把它们作为参照物。

 易矿万深台律挥土故担 摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用,它就会一直沿着某一方向,或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5°的话,(高中物理书允许在10°之内)摆锤甚至可以被视为做一维运动的谐振子。

  考虑一种简单的情况,假如把傅科摆放置在北极点上,那么会发生什么情况呢?士源投很显然,地球在自转--相对于遥远的恒星自转。同样,由于惯性,傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向(平面)是不变的。

  你可以想象,有三颗遥远的恒星确定了一个平面,而傅科摆恰好在这个平面内运动。由于惯性,当地球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候,摆锤仍然在那个平面内运动。

  当你站在傅科摆附近的地球表面上,你会发现摆动的平面正在缓缓转动,它转动的速度大约是钟表时针转动速度诗话却黑地的一半,也就是说,每小时傅科摆都会顺时针转过15度。摆在同一平面内运动,这里所说的平面是由远方的恒星确定的。

  如果把傅科摆放置赤道上呢?那样的话,我们将观察不到任何转动。把摆锤的运动看做一维谐振(单摆),由于它的运动方向与地轴平行,而地轴相对遥远的恒星是静止的罗技想抗石热,所以我们观测不到傅科摆相对地面的转动。

  在把傅科摆移回世用历巴黎。摆锤的运动可以分解为沿地轴方向的和与之垂直方向上的两个分运动。后者会产生相对地面的旋转(正如北极的傅科摆)。这两个分运动合成的结果是,从地面上的人欢夜面露入抗谓敌训油看来,傅科摆以某种角速度缓慢的旋转--介于傅科摆在北极和赤道的角速度之间。(也可以从科里奥利力的角度解释,得出的结论是一样的)如果在北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A(A=24h),那么在任意纬度γ上,傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎,这个数字是31.8小时。

傅科巧手

  傅科摆实验非常简单地演示了地球自转现象,因此傅科获得了荣誉骑士五级勋章。

  傅科使化孔困山周用了如此巨大的摆是有道理的。由于地球转动的比院则找钟把念较缓慢(相对摆的周期而言),需要一个比较长的摆线才能显示出轨迹的差异。又因为空气阻力的影响,这个系统必须拥有足够的机械能(一旦摆开始运动,就不能给它增加能量)。所以傅科选择了一个28千克的铁球作为摆锤。此外,悬挂摆线的地方必须允许摆线在任意方向运动。傅科正是因为做到了这三点,才能成功地演示出地球的自转现象。

小说

  《傅科摆》(Foucault's Pendulum,1988)

  作者: (意)翁贝托·埃科

  出版社: 上海译文出版社

  原作名: Il pendolo di Foucault

  译者: 郭世琮

  出版年: 2军象钢有武交温盾武跑014-1

  页数: 750

  定价: 69.00

  装帧: 平装

  丛书: 翁贝托·埃科作品系列

  ISBN: 9787532759941

内容简介

  《傅科摆》的主人公卡素朋是位治中世纪史的专家,他的朋友贝尔勃和狄欧塔列弗则是一家学术出版社的资深编辑,他们有一个共同的爱好:研究中世纪圣堂武士的传说。根据掌握的一份神秘文件,他们发现了一个天大的秘密:每过120年,一代又一代分散在欧洲各地的36名圣堂武士将要重新聚首一次,拼合他们手上断简残篇的信息,以便掌握一种可以控制世界、改造人类前途的巨大能量。据说西方历史上的种种神秘社团,比如蔷薇十字会、大白兄弟会、共济会等等,一直在追求着这种比核武器还要恐怖的能量。据说莎士比亚、培根、马克思乃至爱因斯坦等历史名人,也都是圣堂武士的传人。卡素朋的女友莉雅通过研究文件得出另外的结论:根本就没有什么圣堂武士的秘密,那份文件不过是个送货-购物清单。但已经走火入魔的三人根本不相信她的解释,同时,许多"要将秘密知识据为己有的人"开始关注此事。最后,狄欧塔列弗死了,贝尔勃因之丧生,卡素朋知道自己也难逃毒手--虽然所谓的秘密不过是他们三人自己的发明。

  一如在《玫瑰的名字》里那样,翁贝托·埃科透过角色的名字玩弄了不少典故。《玫瑰的名字》里,威廉一名出自柯南道尔爵士《歇洛克福尔摩斯》系列里的《巴斯克维尔猎犬》,波格斯的乔治(连环杀人案的元凶)居然是阿根廷小说家博尔赫斯(Jorge Luis Borges 1899~1986)的谐音。而在《傅科摆》中,至少有一个名字是读者不可掉以轻心的。这个名字就是本书题目上的"傅科"(Foucault)。他是十九世纪法国物理学界的巨擘。他曾经参与发明高精度测量绝对光速的技术,更为地球绕轴旋转提供了实验证明。所谓"傅科摆",正是这位物理学家赖以证实地球自转速率的设计。但是"傅科"这个名字其实另有意旨,它暗示的其实是米歇尔傅科(Michel Foucault)

  时值《傅科摆》出版二十五周年,作者翁贝托·埃科对小说进行了仔细修订,增补了数幅插图,并改写了其中一个章节。本书以翁贝托·埃科于2013年修订的《傅科摆》为底本。

  20世纪70年代的米兰,精通中世纪历史的学者卡索邦博士与他的两位朋友--加拉蒙出版社资深编辑贝尔勃和迪奥塔莱维,负责出版一套旨在赢利的"赫耳墨斯丛书"。

  在雪片般涌来的稿件中,在与一个个神秘学爱好者的接触过程中,一个不断重复而又歧义丛生的"圣殿骑士阴谋论"反复出现。三个伙伴自诩博学、技痒难耐,本着玩笑心理,将历史中流传着的众多神秘事件、人物和社团编织成一个天衣无缝的"计划",几乎"重写"和"改写"了整部世界历史。为了让"计划"更为圆满,他们臆造了一个秘密社团:"特莱斯"。没有料到的是,神秘主义者照单全收,真的组织了"特莱斯",追踪卡索邦和贝尔勃,并将在全世界搜寻"计划"中那张子虚乌有的"秘密地图"……

作者简介

  Umberto Eco翁贝托·埃科(1932- ) 1932年1月5日出生于意大利皮耶迪蒙特亚历山德里亚,Eco这个名字据说原是一位"先知"给他祖父取的名字,是ex caelis oblatus 的首字母缩写,意为"上天所赐"。从1954年获哲学博士学位,到现今为博洛尼亚大学高等人文科学院教授、院长,埃科的人生可谓丰富。1956年出版了第一本书 Il problema estetico in San Tommaso,内容是哲学博士论文的延续。同年,他开始在家乡做演讲,并逐渐和许多先锋派作家、音乐家以及画家建立起持久的关系。1959年,他的第二本书 Sviluppo dell'estetico medievale 出版,奠定了他作为最重要的中世纪学家之一的地位。在这期间,他还撰写、编辑大量杂志专栏,对文化现象进行评论,从迪斯尼到詹姆斯·邦德现象,再到中国革命时期的连环画册,内容几乎无所不包。他也逐步发展在"开放"的文本和符号学方面的思想,发表《悠游小说林》、《开放的作品》、《诠释与过度诠释》、《误读》等作品,到70年代末,埃科在符号学领域已经是领袖人物。接下来,他作为专栏作家、社会评论家的声誉非常显赫,《带着鲑鱼去旅行》、《密涅瓦火柴盒》等专栏随笔集大受欢迎,在欧洲他已成为知识和教养的象征。他还着手翻译了多个作品,刊登在Il giorno, La stampa, Corriere della Sera等著名出版物上。可谁也没有想到,他的人生轨迹在世纪之交发生如此重大的变化--他成了一位影响世界的小说家。

  埃科身兼小说家、哲学家、史学家、文学评论家、符号学家、美学家和积极的公共知识分子等多种身份,除学术专著外,小说更为他赢得国际性声誉。他在四十八岁时出版的第一部小说《玫瑰的名字》,行销1600万册,席卷欧美各地畅销书排行榜,被翻译成近40种语言,赢得意大利和法国最重要的文学奖,1986年被改编为同名电影,由拍摄过《熊》、《情人》的法国大导演让-雅克·阿诺执导,影坛巨星肖恩·康纳利主演,创下极佳票房纪录,轰动全球,更一举囊括英国影艺学会、法国恺撒奖、德国电影奖、意大利国家影评人奖等多项殊荣。

  除《玫瑰的名字》之外,小说《昨日之岛》销售400万册,《傅科摆》销售900万册,新作《波多里诺》、《洛阿娜女王的神秘火焰》更是受到全世界埃科迷、悬疑小说迷、推理小说迷、魔幻小说迷的狂热追捧。

  埃科和妻子Renate育有一子一女。他对自己的评价是"会同时开始做许多事情,并把它们融合在一起,形成一种连续的内在联系的那种人……如果我没有那么多的事情要做,我会迷失自己"。

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