傅科摆原理是什么（科学家解释傅科摆原理）
地球“动”与“静”之谜
我们在中学地理课上了解到，地球自西向东自转，转一圈大约需要23小时56分钟。
但人们对地球自转的认识在历史上经历了一个漫长的过程。无论是古代中国还是古希腊，对地球的“动”和“静”都有两种看法。
在16世纪哥白尼提出“日心说”并从理论上证明了地球自转的存在之后，人们逐渐接受了地球自转的观点，但是如何通过实验证明地球自转并让人们观察到已经成为一个难题。
英国物理学家胡克曾对从高处坠落的子弹进行实验，证明子弹总是“落在同一颗子弹垂直悬挂所获得的垂直点的东南方”。德国学者也曾用地雷做坠落实验，测试地球自转。但这些实验并不能直接向观众展示，因为偏差太小，很难保证每次实验的初速度严格垂直向下，气流的干扰也会严重影响实验结果.
返回巴黎
1851 年，如何验证地球自转的问题在巴黎万神殿得到了完美解决。
在此之前，先介绍一下今天的主角让·莱昂（1819-1868）
他是十九世纪杰出的法国实验物理学家
这位物理学家早年痴迷于天文摄影
经过实验并尝试设计一个极好的实验演示
证明地球自转
设备简单，设计巧妙，现象明显，结论直观
物理学史上最美丽的实验之一
让我们乘坐时光机回到 1851 年的巴黎先贤祠。
假装在旅行
（时光机在飞）
咻～咻咻～咻咻咻～
咻~咻~
嘿~
金额,,, (?￣△￣)?
这里是 2018 年的万神殿，让我们回到这里
再次穿越
（飞行中的时光机）
咻～咻咻～咻咻咻～
咻~咻~
嘿~
好的，穿越成功
我们来得正是时候。万神殿的大厅里挤满了穿着盛装的人，仿佛在参加一场宴会。 “让我们看看地球的自转”。
福柯在介绍实验的基本情况：选择一个直径为30厘米、重量为28公斤的摆。摆线长67米。它悬挂在大厅屋顶的中央，可以向任何方向自由摆动。摆锤下方放置了一个直径6米的巨大沙盘。如果摆锤经过沙盘，摆锤下方的指针会在沙盘上留下一条运动轨迹。将钟摆高拉到一边并将其拴在墙上。当一切都平静下来时，放火烧掉系钟摆的绳索。当绳索断裂时，钟摆开始摆动。实验即将开始，大家屏住呼吸，生怕呼出的气流影响摆锤的稳定性。
我看到火焰烧毁了系住钟摆的绳索，钟摆开始做单摆运动。根据惯性定律，钟摆会在同一平面上运动，在沙盘上画出一条独特的轨迹。然而，随着时间的推移，人们惊奇地发现，钟摆的轨迹是顺时针方向偏转的，每一个周期之后，钟摆在沙盘上绘制的轨迹都会偏离原来的轨迹。根据现场科学家的测量，在每一个振荡周期（周期约为 16.5 秒）后，两条轨迹之间的差异约为 3 毫米，每周期偏转 11°20'小时，约 31 小时 47 分钟 钟摆回到原来的位置。我们似乎听到有人惊呼：“地球似乎真的在我们脚下转动！”
科学时间到了！
傅科摆实验轰动了巴黎，也被历史铭记。让我们回到现实，分析一下有趣的傅科摆和地球的自转。
首先，让我们看看这个实验的精妙之处：
首先，他使用了很长的摆线，可以让摆动时间足够长，便于观察；
其次，他使用了质量较大的摆球，可以增加惯性，在挥杆开始时有足够的机械能，减少空气阻力的冲击；
第三，普通吊摆的支架会带动摆参与地球的自转。为了解决这个问题，福柯采用了一种简单而巧妙的装置——万向节，摆线可以向任何方向运动，这有助于保持摆动平面不变。
为什么傅科摆顺时针改变摆动方向，表示地球在逆时针旋转？
这是从摆的物理特性得出的结论。从简单摆的物理特性出发，给摆一个合适的初始力，它总是会沿着某个方向，或者某个平面运动。如果摆的摆角小于 5 度，则摆可以看作是一维运动的谐振子。将摆的运动视为一维共振，傅科摆在摆动后不会改变摆动方向。然而，当我们站在地球上时，我们看不到地球的自转，但我们看到傅科摆在顺时针方向旋转。一定的角度，并且不断地改变它的摆动方向，这表明摆动平面和地球已经相对转动了，这就证明了地球已经转动了。简单来说，挥杆平面没有改变，只是脚下的地球在旋转。从上面看，地球在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转，所以钟摆在北半球顺时针摆动，在南半球逆时针摆动。
傅科摆示意图
是否可以在地球上的任何地方观察到傅科摆的摆动平面的旋转？
答案是，在赤道处无法观测到傅科摆的自转。
两极和赤道的摆动平面
摆锤在沙盘上的轨迹可以近似认为在摆锤静止时在地球投影点的切面上。在北极（South Pole），这一段垂直于地轴，很容易观察到摆动平面与地球的相对旋转；但在赤道，这一段平行于地轴，因此无法再观察到相对自转；在极地和赤道之间，钟摆的运动可以分解为地轴方向和垂直方向的两个子运动，后者会产生一个相对于地面的旋转，这是一个复合运动这两个子动议。结果是，正如地面上的人所看到的，傅科摆以某个角速度缓慢旋转——介于北极和赤道的角速度之间。这就是为什么傅科摆实验在不同地方观测到地球自转，观测到的周期不同的原因。如果傅科摆在北极转一圈所需时间为A（A=24h），那么在任意纬度γ，傅科摆转一圈所需时间为A/sinγ。
如今，除了福柯在巴黎万神殿进行实验时使用的沙盘外，世界各地的许多科技展厅里都有小型或微型傅科摆，向观众展示地球的自转.
巴黎万神殿中的傅科摆
北京天文馆的大厅里还有一个傅科摆，一个金属球系在一根长长的细线的下端，悬挂在圆顶上，来回摆动。下面是一个标有度数的大铁盘。从而读取摆动平面的旋转度数。下次来北京旅游，可以去天文馆体验一下“坐地八万里”的豪迈。
北京天文馆的傅科摆
