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實驗

這個實驗的裝置包括一個高大的、在任意垂直平面上振蕩的單擺。單擺擺動的方向會因為地球本身的周日轉動而改變。這是因為單擺的擺動平面，像陀螺儀一樣，當?shù)厍蜣D動時仍會在空間中保持固定的方向。傅科擺于1851年2月首度次在巴黎天文臺的子午儀室公開展示 。幾個星期之后，傅科制做了他最著名的單擺，他在巴黎先賢祠的拱頂下以67米長的鋼索懸掛著一顆28千克重的鉛錘。這個單擺的擺動平面以每小時順時針方向11°，以32.7小時環(huán)繞一圈。1855年，這個單擺被移到國立巴黎工藝技術學院的國立工藝博物館。在2010年4月6日，在國立工藝博物館懸掛鉛錘的鋼索斷裂，使單擺和博物館的大理石地板受到無法修補的損壞。

  在北極的傅科擺，當在它下面的地球旋轉時，擺仍在原來的同一平面上擺動。

  巴黎先賢祠 (北緯48°52")傅科擺的模擬動畫，地球自轉的速率已被過度的夸大。綠色的路徑顯示鉛錘在地面上的移動 (轉動的參考框架)，藍色顯示單擺的擺動平面在轉動的參考座標系的移動路徑。

無論是在南極或北極，當單擺下面的地球以一個恒星日旋轉了一周，擺的振蕩平面相對于恒星是固定不變的。所以相對于地球，在南極或北極的擺的振蕩平面以一天的時間，分別以順時針或逆時針方向旋轉了一周。 當傅科擺被懸掛在赤道上，擺的振蕩平面相對于地球是固定不變的，也就是說觀察不到傅科擺現(xiàn)象。在其它的緯度上，這個擺的擺動平面相對于地球逐漸旋轉，但比極地要慢；角速度，α (每恒星日以順時針方向旋轉的角度)，是正比于緯度φ的正弦值：

此處，在赤道以北和以南的緯度分別以正值和負值來顯示。例如，在南緯30°的傅科擺，會以2天的周期逆時針旋轉360°。

為了證明地球的自轉沒有錯綜復雜的物理，而只與緯度有關，傅科在1852年的實驗使用了一個陀螺儀。陀螺儀的轉子直接追蹤著恒星，由于沒有單擺的幾何不對稱性，使它不受制于作用在單擺上不平衡的科里奧利力，所以無論在地球上的任何緯度，經(jīng)過一天之后，可以觀察到它的轉軸仍然指向原來的方向

傅科擺的架設需要很小心，因為不確定的結構可能會導致額外的轉向，并被誤認為是地球的影響。擺的初始啟動非常重要，傳統(tǒng)的操作方法是用火焰燒斷暫時束縛住鉛錘的棉線，以避免不必要的側向運動。空氣阻力會使振蕩衰減，因此博物館的傅科擺經(jīng)常會結合電磁的或其它驅動裝置來保持鉛錘擺動；其它的則會定期重新啟動。而在后者的情況，每次啟動的儀式可能作為一場表演來執(zhí)行。

世界各地的傅科擺

參見傅科擺列表（英文）

世界各地有為數(shù)不少的傅科擺，許多都在大學、科學中心和天文館，最特別、著名和突出的一個位于曼哈頓的聯(lián)合國。

這個實驗也曾經(jīng)在南極進行過。

相關條目

平行移動

玫瑰線，直接從上方追蹤鉛錘的路徑形狀。

擺

指南車，用指南車也能給出傅科擺擺面進動的理論與實驗證明。

參考資料

^Le pendule de Foucault perd la boule

^Foucault"s pendulum is sent crashing to Earthhttp://www.timeshighereducation.co.uk/story.asp?storycode=411529

^鄧崇林; 蕭先雄. 指南車在物理學中幾何相位的應用. 物理與工程. 2014, 24 (S2): 1–8. [1]

外部鏈接和書目提要

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Classical dynamics of particles and systems, 4ed, Marion Thornton (ISBN 0-03-097302-3 ), P.398-401.

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"The Foucault Pendulum" By Joe Wolfe, with film clip and animations.

"Foucault"s Pendulum" by Jens-Peer Kuska with Jeff Bryant, Wolfram Demonstrations Project: a computer model of the pendulum allowing manipulation of pendulum frequency, Earth rotation frequency, latitude, and time.

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California academy of sciences, CA Foucault pendulum explanation, in friendly format

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Tobin, William "The Life and Science of Léon Foucault".

"South Pole Foucault Pendulum". Winter, 2001.

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