Jag undrade om någon vet om Foucault faktiskt gav en matematisk beskrivning av sina observationer relaterade till pendelns uppenbara rörelse. Och om han inte bevisade det, vem beskrev pendelns rörelse först?
Jag undrade om någon vet om Foucault faktiskt gav en matematisk beskrivning av sina observationer relaterade till pendelns uppenbara rörelse. Och om han inte bevisade det, vem beskrev pendelns rörelse först?
Ja. Léon Foucault 1851 publicerade i Comptes rendus en uppsats Demonstration physique du mouvement de rotation de la Terre au moyen du pendule som beskriver hans experiment och den matematiska motiveringen för det. ("Fysisk demonstration av jordens rotationsrörelse med hjälp av pendeln" är den engelska översättningen av den titeln.)
Han skrev inte några ekvationer för att beskriva den direkt utan istället tog den till en begränsande fall (om pendeln är vid nordpolen) och beskrev det korrekt utan ekvationer. Sedan beskrev han hur pendeln inte får rotera vid ekvatorn, och han resonerade därför att därför uppe i Frankrike måste det vara någonstans i mitten. Han härleder inte beroendet av sinusberoende i denna korta ton som förbinder de två, men han slutade på en snabb anteckning som kopplade sin effekt till Poissons 1837 Recherches sur le mouvement des projectiles dans l'air, "Forskning om rörelse av projektiler genom luften", som rör avvikelsen från rörelsen av kulor och kanonkulor av Coriolis-styrkan, och som har verkliga ekvationer: om du vet att detta är den enda orsaken till av Foucaults pendel, bör beroendet av sinus-av-breddgraden följa direkt av detta. Han indikerar också att denna inte riktigt fulla rotation per dag-effekt också syns i hans experiment.
Intressant nog löser han också en fråga i det här brevet som jag själv länge hade haft, om repet kan vrida vridmomentet och därmed på något sätt ändra rotationsplanet på det sättet. Foucault säger,
Oscillationsplanets oberoende och upphängningspunkten framgår av en upplevelse som har satt mig på banan och som är väldigt lätt att upprepa. Efter att ha fixerat en rund och flexibel stålstång på en svängs axel och i axelns riktning, sätter man den i vibration genom att flytta den bort från sin jämviktsposition och genom att överge den till sig själv. Således bestäms ett svängningsplan som, genom att visuella intryck kvarstår, tydligt ritas i rymden; emellertid märker vi att genom att vrida för hand axeln som fungerar som ett stöd för denna vibrerande stång, drar vi inte in vibrationsplanet.
översatt,
Oscillationsplanets oberoende och upphängningspunkten kan tydliggöras genom ett experiment som satte mig på den här vägen och som är mycket enkel att replikera. Efter att ha fixerat, på axeln på en svarv och i axelns riktning, en stålstång rund och flexibel, sätts den i vibration genom förskjutning av dess läge från jämvikt och sedan överges för att röra sig på egen hand. Således bestämmer den ett svängningsplan som, genom att visuella intryck kvarstår, ligger tydligt ritat genom rymden; men vi påpekar att man vrider för hand på axeln som stöder den här vibrerande stången, vi drar inte in vibrationsplanet.
Så det är riktigt coolt.
Jag tror att allt detta väcker en intressant punkt som är hur mycket "matematik" du anser vara "matematik". Det finns inga ekvationer i denna uppsats men det finns en vacker bit av abstrakt resonemang; "ta situationen till nordpolen, då måste denna tröghetslag tvinga pendeln att svänga fram och tillbaka i ett fast plan, medan jorden om den verkligen roterar måste rotera utifrån den och därmed någon som står på Jorden kommer att se pendeln rotera en gång om dagen - denna effekt har försvunnit helt vid ekvatorn men måste vara delvis synlig i mitten. '