STRUKE:

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.

Citiranje:
Foucaultovo njihalo. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2020. Pristupljeno 2. 12. 2020. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=20294>.