Disc Coriolis; Fundația PHÄNOMENTA Lüdenscheid
Rotiți discul. Rulați o bilă peste ea sau priviți la direcția de oscilație a pendulului rotativ și verificați observațiile de pe monitor.
DE CE ESTE?
De ce nu pot rula o minge direct când sunt pe un disc rotativ și cum pot lovi un coș în picioare în timp ce se învârte? De ce se învârte pendulul Foucault? Și este de fapt pendulul care se rotește, sau mai bine zis privitorul?
Discul Coriolis este o expoziție centrală a expoziției - este situat în imediata apropiere a camerei pendulare mari și ilustrează, printre altele, comportamentul pendulului Foucault.
DE CE ESTE ASA?
Vizitatorii pot introduce un disc cu rotație lentă de aproximativ patru metri în diametru. Dacă rulați bile peste axa discului, puteți vedea din perspectiva dvs. că bilele nu se rostogolesc în linie dreaptă, ci în curbe. Dacă discul se rotește spre stânga, bilele sunt deviate spre dreapta și invers dacă discul se rotește spre dreapta. Văzute din exterior, bilele se rostogolesc în linie dreaptă. Experimentul arată într-un mod simplu efectul forței Coriolis și dependența de sistemul de referință.
Forța Coriolis aparține forțelor aparente sau inerțiale din sistemele de referință rotative pe care doar observatorul rotativ le recunoaște. Spre deosebire de forța centrifugă mai cunoscută, aceasta nu apare atunci când o masă este în repaus față de un sistem de referință rotativ (adică atunci când pur și simplu „se rotește”), ci numai atunci când se mișcă în raport cu sistemul rotativ. De altfel, această forță este numită după Gaspard Gustave de Coriolis, care a derivat-o pentru prima dată din ecuațiile de bază ale mecanicii în 1835.
Dacă vizitatorul încearcă să arunce o minge de pe discul rotativ într-un coș exterior, va fi dificil. Când este eliberat, mingea nu numai că are viteza în direcția de eliberare, ci și în direcția de mișcare pe disc. Contrar a ceea ce era de așteptat, acest lucru duce la o traiectorie curbată lateral, care este dificil de prezis în avans și face dificilă lovirea.
Un pendul care poate fi plasat pe suprafața discului Coriolis ilustrează funcția pendulului Foucault. Dacă pendulul este pus în mișcare, acesta își menține direcția de oscilație în spațiu pentru un observator exterior. Un vizitator rotativ vede discul rotindu-se sub pendul. Când discul este rotit spre stânga, forța Coriolis deviază în mod constant pendulul pe o cale curbată spre dreapta, ceea ce face ca planul de oscilație al pendulului să se întoarcă spre dreapta față de disc.
Deoarece marele pendul Foucault din turn (în emisfera nordică care se întoarce la stânga) este tras la dreapta de forța Coriolis, planul său de oscilație se rotește. La Polul Nord, planul oscilației se va roti în 24 de ore. Spre ecuator, forța Coriolis scade odată cu scăderea latitudinii geografice, iar durata rotației crește. În Lüdenscheid rotația durează aproximativ 31 de ore, la ecuator pendulul nu se rotește deloc.