Диск Коріоліса; Фонд PHÄNOMENTA Lüdenscheid
Закрутіть диск. Прокатіть по ній кульку або подивіться на напрямок коливань обертового маятника і перевірте спостереження на моніторі.
ЧОМУ ЦЕ?
Чому я не можу катати м'яч по прямій, коли я перебуваю на обертовому диску, і як мені вдарити стоячий кошик, коли він крутиться повз? Чому обертається маятник Фуко? І чи це маятник, який обертається, точніше глядач?
Диск Коріоліса є центральним експонатом виставки - він розташований у безпосередній близькості від великої площі маятника і ілюструє, серед іншого, поведінку маятника Фуко.
ЧОМУ ТАК?
Відвідувачі можуть ввести повільно обертовий диск діаметром близько чотирьох метрів. Якщо ви котите кульки по осі диска, з вашої точки зору видно, що кульки котяться не по прямій лінії, а по кривих. Якщо диск обертається вліво, кульки відхиляються вправо, і навпаки, якщо диск обертається вправо. Якщо дивитись зовні, кульки котяться по прямій. Експеримент просто демонструє вплив сили Коріоліса та залежність від системи відліку.
Сила Коріоліса належить до видимих або інерційних сил у обертових системах відліку, які розпізнає лише обертається спостерігач. На відміну від більш відомої відцентрової сили, вона виникає не тоді, коли маса перебуває в стані спокою відносно обертової системи відліку (тобто коли вона просто «обертається»), а лише коли вона рухається по відношенню до обертової системи. До речі, ця сила названа на честь Гаспара Гюстава де Коріоліса, який вперше вивів її з основних рівнянь механіки в 1835 році.
Якщо відвідувач спробує кинути кульку з диска, що обертається, у зовнішній кошик, це буде важко. Коли він відпущений, куля не тільки має швидкість у напрямку випуску, але і в напрямку руху по диску. На відміну від очікуваного, це призводить до латерально вигнутої траєкторії, яку важко передбачити заздалегідь і ускладнює удар.
Маятник, який можна розмістити на поверхні диска Коріоліса, ілюструє функцію маятника Фуко. Якщо маятник приводиться в рух, він зберігає свій напрямок коливань у просторі для стороннього спостерігача. Обертовий відвідувач бачить, як диск повертається під маятником. При повороті диска вліво сила Коріоліса постійно відхиляє маятник на криву вправо, при цьому площина коливань маятника повертається вправо щодо диска.
Оскільки великий маятник Фуко у вежі (в північній півкулі, що повертається вліво) відтягується вправо силою Коріоліса, його площина коливань обертається. На Північному полюсі одне обертання площини коливань відбудеться за 24 години. До екватора сила Коріоліса зменшується із зменшенням географічної широти, а тривалість обертання збільшується. У Люденшайді обертання займає близько 31 години, на екваторі маятник взагалі не обертається.