푸코 진자 (지구가 돈다는 증거)
Foucault pendulum
하늘을 보지 않고, 실내에 매단 진자만으로 지구가 돈다는 것을 어떻게 보일 수 있을까요?
무슨 일이 일어났나
진자는 한번 흔들리기 시작하면 같은 평면(진동면) 안에서 흔들리려 합니다. 그런데 푸코 진자를 몇 시간 지켜보면 진동면이 바닥에 대해 천천히 돌아갑니다.
진동면을 돌리는 힘은 없으니, 도는 것은 진자 밑의 바닥 — 곧 지구입니다. 과학 아카데미 보고에 따르면 진동면이 도는 빠르기는 그곳 위도의 사인에 비례합니다.
이 시뮬레이터는 지구 자전을 넣지 않은 단순 모형이라 진동면이 돌지 않습니다. 바닥이 가만히 있으면 진자는 늘 같은 평면에서 흔들린다는 것을 보여 줍니다.
길이 2 m 진자는 시뮬레이터에서 2.84 초마다 한 번 왕복하고, 길이를 4 배로 늘리면 5.68 초가 됩니다. 푸코가 팡테옹에 매단 진자는 67 m 였습니다.
💡 생활 속 예시
- 그네를 한 방향으로 흔들어 두면, 옆에서 밀지 않는 한 그네는 같은 방향으로만 오갑니다 — 진동면을 지키려는 성질입니다.
- 회전의자에 앉아 실 끝에 매단 열쇠를 흔들며 의자를 천천히 돌리면, 열쇠는 같은 방향으로 흔들리는데 내가 돌아서 열쇠가 도는 것처럼 보입니다.
누가 왜 찾았나
레옹 푸코는 1851 년 1 월 파리의 집 지하실에서 2 m 진자로 먼저 시험한 뒤, 파리 천문대에서 11 m 진자로 다시 보이고 2 월 3 일 과학 아카데미에 결과를 알렸습니다. 3 월에는 루이 나폴레옹 보나파르트의 허락을 받아, 기술자 귀스타브 프로망과 함께 팡테옹 돔에 67 m 강철 줄과 28 kg 공을 매달았습니다. 초대장을 보내 사람들을 불러 보인 공개 실험이었습니다.
확인된 값
- 파리 천문대 실험을 과학 아카데미 보고서에 낸 때 (1851 년 2 월)
- 1851 출처
- 과학 아카데미에 결과를 알린 날
- 1851-02-03 출처
- 처음 집 지하실에서 시험한 진자 길이 (1851 년 1 월)
- 2 m 출처
- 파리 천문대에서 쓴 진자 길이
- 11 m 출처
- 팡테옹에서 다시 한 때 (1851 년 3 월)
- 1851-03 출처
- 팡테옹 진자 줄 길이
- 67 m 출처
- 진자 추(놋쇠 · 납 공)의 질량
- 28 kg 출처
- 진자 추의 지름 (속이 빈 놋쇠 공에 납을 채움)
- 0.17 m 출처
- 팡테옹 공개 실험 초대장을 보낸 해
- 1851 출처
- 파리 천문대에서 처음 보인 뒤 곧바로 팡테옹으로
- 1851 출처
- 팡테옹 돔을 쓰도록 허락한 사람
- Louis Napoléon Bonaparte 출처
- 함께한 기술자
- Gustave Froment 출처
- 진동면이 도는 빠르기는 위도의 사인에 비례
- ω_veer ∝ sin φ 출처
- 팡테옹에 다시 영구 설치한 해
- 1995 출처
- 레옹 푸코가 산 해
- 1819–1868 출처
- 푸코가 더 직접적인 증거를 위해 자이로스코프를 만든 해 (진자 실험 다음 해)
- 1852 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(초등) · 지구의 운동 [6과12-02]
- 일본 · 高等学校 地学 (4) 宇宙の構造
출처
이어서 보기
같은 단원 · 원운동과 회전
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