Foucaultovo njihalo

ilustracija
FOUCAULTOVO NJIHALO, prikaz pokusa iz 1851. u pariškom Panthéonu

Foucaultovo njihalo [fukọ'~] (po Léonu Foucaultu), jedan od velikih pokusa u fizici koji zorno dokazuje da se Zemlja vrti i da u njezinu rotirajućem sustavu djeluju centrifugalna i Coriolisova sila. Foucault svoj je pokus s njihalom izveo 1851. u pariškom Panthéonu. Foucaultovo njihalo imalo je žičanu nit dugu 70 m i željeznu kuglu mase od 28 kg, tako da je period njihanja iznosio 17 sekundi. Kugla je na donjem kraju imala šiljak, koji je u pijesku na horizontalnoj podlozi ispod njihala ocrtavao zakret njihala, dokazujući vrtnju Zemlje. Kad njihalo miruje, nema relativne brzine (vr = 0) prema Zemlji, na nj djeluje samo centrifugalna inercijska sila FCF = m · ωZ² RZ cos φ. Za geografsku širinu Zagreba (φ = 45°49′, polumjer Zemlje RZ ≅ 6400 km i kutna brzina Zemlje ωz = 7,3 · 10–5 s–1) račun daje da će se njihalo zanemarivo otklanjati zbog vrlo maloga centrifugalnog ubrzanja aCF = ωZ² RZ cos φ = 0,024 ms–2, što je preko dva reda veličine manje od g = 9,81 ms–2. Jednostavnim računanjem proizlazi da će se nit njihala bilo koje mase m otkloniti tek 0,1° (desetinku stupnja) kada ono miruje i na njega djeluje samo FCF. Kada se njihalo njiše, ima relativnu brzinu vr prema Zemljinoj površini te na nj djeluje i Coriolisova sila FC = 2mvr × ωz. Premda je Coriolisova sila puno manja od centripetalne (FC << FCF), djeluje kao smetnja stacionarnoga gibanja i zakreće ravninu njihanja. U horizontalnoj ravnini ispod njihala ispisuje se zakret ravnine gibanja njihala, a brzina zakretanja ravnine njihala ω′ opisuje se fenomenološkom relacijom: ω′ = ωpol · sin φ, gdje je ωpol brzina zakretanja na polu, a φ geografska širina mjesta na kojem se pokus izvodi. Na polu se ravnina okrene za 360° za 24 sata, što daje zakret ravnine od 15° po jednome satu. Na Fakultetu elektrotehnike i računarstva u Zagrebu Foucaultov se pokus tradicionalno pokazuje studentima prve godine studija, s njihalom duljine ≅ 6 m, mase kugle m ≅ 6 kg i perioda T ≅ 5 s. Njihalo se zakreće oko 11° po satu pa bi u smjeru kazaljke na satu za približno 33 sata napravilo puni krug. Na ekvatoru je zakret ravnine Foucaultova njihala 0° jer okomita komponenta vektora ωz Zemljine vrtnje, koja djelujući okomito na ravninu njihanja stvara Coriolisovu silu, ima na ekvatoru vrijednost nula.

Foucaultovo njihalo. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2017. Pristupljeno 23.10.2017. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=20294>.