Coriolisov disk; Nadácia PHÄNOMENTA Lüdenscheid
Roztočte disk. Pretočte cez ňu guľku alebo sa pozrite na smer oscilácie rotujúceho kyvadla a skontrolujte pozorovania na monitore.
PREČO JE?
Prečo nemôžem gúľať guľkou rovno, keď som na rotujúcom disku a ako narazím do stojaceho koša, ktorý sa točí okolo? Prečo sa Foucaultovo kyvadlo otáča? A je to kyvadlo, ktoré sa otočí, alebo skôr divák?
Coriolisov disk je ústredným exponátom výstavy - je umiestnený v tesnej blízkosti veľkej miestnosti s kyvadlom a okrem iného ilustruje správanie Foucaultovho kyvadla.
PREČO JE TAKÉ?
Návštevníci môžu vstúpiť na pomaly sa otáčajúci disk s priemerom asi štyri metre. Ak guličky gúľate po osi disku, z vašej perspektívy vidíte, že guličky sa gúľajú nie po priamke, ale po krivkách. Ak sa disk otáča doľava, guľky sa vychyľujú doprava a naopak, keď sa otáčajú doprava. Pri pohľade zvonku sa guľky kotúľajú v jednej priamke. Experiment ukazuje jednoduchým spôsobom vplyv Coriolisovej sily a závislosť od referenčného systému.
Coriolisova sila patrí k zdanlivým alebo zotrvačným silám v rotujúcich referenčných systémoch, ktoré rozpozná iba rotujúci pozorovateľ. Na rozdiel od známejšej odstredivej sily k nej nedochádza, keď je hmota v pokoji v porovnaní s rotujúcim referenčným systémom (t. J. Keď sa jednoducho „otáča“), ale iba vtedy, keď sa pohybuje vo vzťahu k rotujúcemu systému. Mimochodom, táto sila je pomenovaná po Gaspardovi Gustavovi de Coriolisovi, ktorý ju prvýkrát odvodil zo základných rovníc mechaniky v roku 1835.
Ak sa návštevník pokúsi hodiť loptu z rotujúceho disku do vonkajšieho koša, bude to ťažké. Keď sa gulička uvoľní, má nielen rýchlosť v smere uvoľnenia, ale aj v smere pohybu na disku. Na rozdiel od toho, čo sa očakávalo, vedie to k laterálne zakrivenej trajektórii, ktorú je ťažké vopred predvídať a sťažuje úder.
Kyvadlo, ktoré je možné umiestniť na povrch Coriolisovho disku, ilustruje funkciu Foucaultovho kyvadla. Ak sa kyvadlo uvedie do pohybu, udržiava svoj smer kmitania v priestore pre vonkajšieho pozorovateľa. Rotujúci návštevník vidí, ako sa disk otáča pod kyvadlom. Keď je disk otočený doľava, Coriolisova sila neustále odkláňa kyvadlo na dráhu zakrivenú doprava, čo spôsobuje, že rovina oscilácie kyvadla sa otáča doprava vzhľadom na disk.
Pretože veľké Foucaultovo kyvadlo vo veži (na ľavo sa otáčajúcej severnej pologuli) je Coriolisovou silou ťahané doprava, jeho rovina oscilácie sa otáča. Na severnom póle by došlo k jednej rotácii roviny kmitania za 24 hodín. Smerom k rovníku sa Coriolisova sila zmenšuje so zmenšujúcou sa zemepisnou šírkou a zvyšuje sa trvanie rotácie. V Lüdenscheide rotácia trvá asi 31 hodín, na rovníku sa kyvadlo vôbec neotočí.