Otevřít hlavní menu

Foucaultovo kyvadlo

zařízení, které dokazuje rotaci Země
Tento článek je o fyzikálním experimentu. O knize Umberta Eca pojednává článek Foucaultovo kyvadlo (kniha).
Foucaultovo kyvadlo v pařížském Panthéonu.

Foucaultovo kyvadlo, pojmenované po francouzském fyzikovi J. B. Léonu Foucaultovi, představuje důležitý experiment potvrzující otáčení planety Země kolem své osy.

Historie experimentuEditovat

 
Animace pohybu Foucaultova kyvadla.

Původní pokus byl proveden v roce 1851pařížském Pantheónu, kde bylo v kupoli zavěšeno závaží o hmotnosti 28 kilogramů na 68 metrů dlouhém laně. Doba kmitu kyvadla byla 16 sekund. Na závaží kyvadla byl hrot, kterým se do písku na podlaze zakresloval pohyb kyvadla. Pozorovatelé tak mohli vidět, jak se postupně mění rovina kyvu.

V roce 1851 bylo všeobecně známo, že se Země otáčí. Bylo také pozorováno zploštění Země na pólech. Foucaultovo kyvadlo však bylo prvním jasně viditelným důkazem a způsobilo tak velkou senzaci jak v odborných kruzích, tak u široké veřejnosti.

Na obou pólech Země se rovina kyvu nemění vzhledem k okolním hvězdám, zatímco Země se jednou za den zcela otočí. Vzhledem k Zemi se tedy rovina kyvu na severním nebo jižním pólu jednou za den zcela otočí po směru nebo proti směru hodinových ručiček. Pokud bychom Foucaultovo kyvadlo zavěsili na rovníku, rovina kyvu zůstane vzhledem k Zemi nezměněna. V ostatních zeměpisných šířkách se rovina kyvu vzhledem k Zemi sice otáčí, ale pomaleji, než na pólech.

Zeměpisná šířka je definována jako kladná a záporná (severní a jižní). Například rovina kyvu kyvadla na 30 ° jižní šířky při pohledu shora rotuje vzhledem k Zemi o 180 ° denně po směru hodinových ručiček.

Za účelem demonstrace zemské rotace bez komplikací, které přináší závislost na zeměpisné šířce, uvedl Foucault v roce 1852 gyroskop. Jeho rotor sleduje přímo hvězdy. Osa rotace se tak vrací do stejné polohy vzhledem k Zemi, a to bez ohledu na zeměpisnou šířku (není tedy ovlivněna sinusovým faktorem).

 
Foucaultovo kyvadlo v kroměřížské Květné zahradě

Foucaultovo kyvadlo je konstrukčně velmi náročné, protože i malá nepřesnost může způsobit další odchylky roviny kyvu, které pak převládnou nad vlivem zemské rotace. Kritické je také samotné spuštění kyvadla. To se provádí přepálením lanka, které drží kyvadlo ve výchozí poloze, čímž se zabrání nechtěným pohybům kyvadla do stran. Odpor vzduchu kyvadlo brzdí, proto jsou kyvadla v muzeích často elektromagneticky nebo jinak poháněna, případně opakovaně spouštěna.

Celý experiment byl uspořádán právě proto, aby dokázal existenci tohoto jevu, který Foucault teoreticky odvodil na základě předpokladů o vlivu Coriolisovy síly. Tato síla způsobuje vychylování kyvadla proti směru hodinových ručiček. Tento jev je důsledkem toho, že zvolená soustava (tedy otáčející se Země) není soustavou inerciální. Ve skutečnosti se totiž neotáčí kyvadlo, neboť kyvadlo si pouze zachovává rovinu kyvu, ale planeta Země se otáčí pod ním.

Exponáty v České republiceEditovat

 
Kyvadlo v budově ČVUT na Karlově náměstí v Praze

Foucaultovo kyvadlo je v různých velikostech a provedeních umístěno také v některých institucích a objektech v České republice:

 
Foucaultovo kyvadlo na Přírodovědecké fakultě UP v Olomouci

GalerieEditovat

ReferenceEditovat

  1. O. Zatloukal, Arcibiskupský zámek a zahrady v Kroměříži, Foucaultovo kyvadlo. Informační leták, vydal SZ AZZ Kroměříž, 2013.

Související článkyEditovat

Externí odkazyEditovat