آونگ فوکو
آونگ فوکو نام نوعی آونگ نمایشی است که به منظور نشان دادن چرخش کره زمین بکار می‌رود. این آونگ به خاطر نشان دادن حرکت وضعی زمین مورد توجه قرار گرفت.
این آونگ برای اولین بار توسط لئون فوکو در ۱۸۵۱ آزمایش شد. برای اولین بار این آونگ از گنبد مرکزی پانتئون در شهر پاریس آویزان شد و مورد آزمایش قرار گرفت. او یک پاندول آهنی ۳۰ کیلوگرمی را از گنبد پانتئون آویزان کرد. فوکو به گوی، یک سوزن گرامافون وصل کرده بود و روی زمین (زیرِگوی) حلقه‌ای از شن‌های مرطوب قرار داد، در مقابل حیرت همه نشان داد، با وجودی که حرکت پاندول به جلو و عقب هدایت شده بود، برخلاف قانون اول نیوتن (اینرسی) پاندول حرکتی دوار انجام داد. در واقع کفِ پانتئون در حال گردش بود یا به عبارت بهتر زمین در حال چرخیدن حول محور خود بود. وی در ادامه، ساختمان قطب‌نما را تکمیل کرد. با این ابتکار، جهت‌یابی قطب‌نما با تغییر جهت کشتی در دریا تغییر نمی‌کند و از میدان‌های مغناطیسی تأثیر نمی‌پذیرد.
پرینسیا واقع در مرکز همایش اورگان بزرگ‌ترین آونگ فوکو در جهان است. این آونگ متشکل از یک توپ 900 پوندی است که با استفاده از یک کابل 70 فوتی به حالت تعلیق در آمده است و به طور مداوم و با ارتفاع 20 پا روی سر بازدید کنندگان تاب می‌خورد.
مقاومت هوا نوسان را کاهش می‌دهد، بنابراین برخی از آونگ‌های فوکو در موزه‌ها از یک درایو الکترومغناطیسی یا دیگر محرکه برای حفظ حرکت استفاده می‌کنند و برخی دیگر به طور منظم راه اندازی مجدد می شوند.
اگر این آزمایش در قطب شمال یا قطی جنوب انجام شود مدت زمانی که آونگ فوکو یک دور کامل میزند یک روز طول میکشد و هرچه به استوا نزدیک‌تر شویم این مدت زمان طولانی تر می‌شود. و اگر این آزمایش در استوا انجام شود، حرکت آونگ فوکو هیچ تفاوتی با آونگ های معمولی نخواهد داشت.
شبیه سازی آزمایش آونگ فوکو[ویرایش]
برای انجام این آزمایش یک آونگ با معلق کردن یک توپ به اندازه کافی سنگین روی یک سیم یا رشته بلند ساخته شده است که به یک نقطه ثابت در پشت بام سقفی بلند، مثلاً مربوط به یک تالار یا اتاق بزرگ، متصل شده است. توپ باید سنگین باشد و سیم آنقدر طولانی باشد که آونگ بتواند بر مقاومت هوا غلبه کند و به مدتی طولانی نوسان ادامه یابد.
تعدادی میخ چوبی سبک به صورت دایره‌ای و با فاصله‌ای برابر از یکدیگر در کف زیر آونگ چیده شده‌اند. این میخ‌ها به گونه‌ای انتخاب شده‌اند که به محض تماس با توپ سنگین، بدون اثر گذاشتن بر روی سرعت یا جهت نوسان آن به راحتی می‌افتند.
قبل از شروع آزمایش توپ به کمک یک ریسمان کوچک به یک نقطه ثابت ساکن در اتاق بالا کشیده شده و گره می‌خورد. سپس این ریسمان سوزانده می‌شود که آونگ را آزاد می‌کند و آونگ شروع به نوسان می‌کند. دلیل استفاده از این روش سوزاندن ریسمان، این است که مانع از بروز تصادفی هر حرکت زاویه‌ای ناخواسته شویم، زیرا برای این که آزمایش ما به درستی پیش رود، ما به توپی احتیاج داریم که به عقب و جلو در یک خط تقریبا مستقیم نوسان کند.
در اولین نوسان، توپ، دو میخ مخالف قطری را، که در مسیر نوسان آن قرار دارند، می‌اندازد. سپس توپ بدون ایجاد مزاحمت برای میخ‌های ایستاده دیگر، به نوسان ادامه می‌دهد. به این امر اجازه داده می‌شود که برای مدتی ادامه، و اطمینان حاصل شود که نوسان آونگ و بقیه مجموعه آزمایشی بدون اختلال باقی می‌مانند.
آونگ بعد از مدت زمان به اندازه کافی زیادی، دو جفت دیگر از میخ‌ها را که به طور قطری مقابل هم هستند می‌اندازد. با گذشت زمان بیشتر و بیشتر، آونگ به طور دوره‌ای باعث می‌شود تا میخ‌های ایستاده بر اثر برخورد با آونگ بیفتند، تا این که مقاومت هوا در نهایت سرعت آونگ را کند می‌کند و سرانجام آن را متوقف می‌کند و در نتیجه آزمایش پایان می‌یابد.
مشاهده کردیم که آونگ همچنان تحت تأثیر نیروی جاذبه و اینرسی خود، در یک خط نوسان می‌کند. هیچ نیرویی وجود ندارد که بتواند مسیر آن را تغییر دهد. با وجود این، به ظاهر صفحه نوسان آن چرخش دارد و توانست مجموعه‌های بیشتری از میخ‌های قطری متقابل را بیاندازد.
تنها توضیح این پدیده این است که در زمانی که آونگ به جلو و عقب نوسان می‌کند، و اختلالی در حرکت وجود ندارد، و حرکت نوسانی در امتداد یک خط مستقیم است، زمین و بنابراین کف زیر آونگ حرکت می‌کند، و بنابراین میخ‌ها را به همراه خود می چرخاند. این باعث می‌شود که به تدریج میخ‌های ایستاده در مسیرنوسان آونگ قرار بگیرند و بر اثر برخورد آونگ بیفتند. پس آزمایش آونگ فوکو ثابت می‌کند که زمین در حال چرخیدن به دور محور خود است.
نمونه‌ها در ایران[ویرایش]
نمونه این آونگ به طول ۱۵ متر در دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف تهران ساخته شده‌است.[۱]
وزارت معارف و اوقاف به مدت دوماه و در ماه‌های تیر و مرداد ۱۳۱۳ نسبت به نصب آونگ یاد شده در مقصوره مدرسه عالی سپهسالار اقدام نموده بود و طی یک آگهی که در مجله ایران باستان در تاریخ دوم تیرماه ۱۳۱۳ چاپ شده بود از محصلین و علاقه مندان دعوت کرده بود که برای تماشا و یادگیری آن به این مدرسه مراجعه کنند.
جستارهای وابسته[ویرایش]
منابع[ویرایش]
- ↑ «: دستگاه مرجع لخت». daneshnameh.roshd.ir. بایگانی‌شده از اصلی در ۲۹ ژانویه ۲۰۲۲. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۳-۳۰.
- همنشین بهار: لئون فوکو و «آونگ»ش Foucault pendulum
- http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/pendulumdetails.html
| کتابخانه‌های ملی | |
|---|---|
| سایر | |
