Το εκκρεμές του Φουκό

Posted on 03/04/2019

1


Το εκκρεμές του Φουκό, στο Πάνθεον

Χάρης Βάρβογλης
Πριν από το εμπνευσμένο μυθιστόρημα του Ουμπέρτο Έκο, τον Φουκό γνώριζαν μόνο όσοι σπούδαζαν Φυσική ή επισκέπτονταν το «Πάνθεον» στο Παρίσι, όπου λειτουργεί ένα αντίγραφο του πρώτου εκκρεμούς που κατασκευάστηκε, για να δείξει με χειροπιαστό τρόπο στους μη ειδικούς την περιστροφή της Γης. Το εκκρεμές του Φουκό δεν είναι καμιά πολύπλοκη συσκευή.

Είναι απλά μια μεταλλική σφαίρα που κρέμεται από ένα μακρύ σκοινί. Στην κατάσταση ηρεμίας η σφαίρα κρέμεται κατακόρυφα προς τα κάτω. Όταν απομακρύνουμε τη σφαίρα από τη θέση ηρεμίας, τότε αυτή κινείται πέρα δώθε γύρω από τη θέση ηρεμίας, και αυτό είναι ένα εκκρεμές.

Θεωρητικά το βάρος της σφαίρας δεν έχει σημασία και χρησιμεύει απλά στο να κρατάει το σκοινί τεντωμένο. Στην πράξη όμως οι αιωρήσεις μιας σφαίρας με μεγάλο βάρος επηρεάζονται λιγότερο από την τριβή με τον αέρα, και άρα διαρκούν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Αν η Γη δεν περιστρεφόταν, το εκκρεμές θα ταλαντευόταν πάντα προς την ίδια διεύθυνση. Επειδή όμως η Γη περιστρέφεται, το εκκρεμές αλλάζει διεύθυνση ταλάντωσης με έναν πολύ συγκεκριμένο τρόπο. Στους πόλους η διεύθυνση των ταλαντώσεων επιστρέφει στην αρχική έπειτα από 12 ώρες, στον ισημερινό δεν αλλάζει καθόλου και στα ενδιάμεσα πλάτη η ταχύτητα αλλαγής της διεύθυνσης παίρνει όλες τις ενδιάμεσες τιμές, που ισούνται με 12 ώρες διαιρεμένες με το ημίτονο του γεωγραφικού πλάτους του τόπου. Για παράδειγμα στην Αθήνα χρειάζονται 9 ώρες και 45 λεπτά για να επιστρέψει στην αρχική διεύθυνση.

Το φαινόμενο παρατηρείται πολύ εύκολα αν στην κάτω πλευρά της σφαίρας έχουμε προσαρμόσει μια ακίδα, που κατά την ταλάντωση χαράζει γραμμές στο έδαφος.

Οι γραμμές αυτές αλλάζουν βαθμιαία διεύθυνση, καθώς αλλάζει η διεύθυνση ταλάντωσης, και η περιστροφή αυτή γίνεται τόσο πιο εμφανής σε έναν περαστικό παρατηρητή όσο περισσότερο χρόνο κάνει το εκκρεμές για μια πλήρη ταλάντωση. Επειδή η περίοδος του εκκρεμούς είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του σκοινιού, είναι φανερό ότι για να είναι εντυπωσιακό το εκκρεμές του Φουκό θα πρέπει να εγκαθίσταται σε πολύ ψηλά οικοδομήματα.

Τον Ιανουάριο του 1851 ο τότε πρόεδρος της Δημοκρατίας της Γαλλίας Λουδοβίκος Ναπολέων Βοναπάρτης, ανεψιός του μεγάλου στρατηλάτη, έμαθε για την εφεύρεση του Φουκό και αποφάσισε να του παραχωρήσει για μια επίδειξη το «Πάνθεον», που είναι από τα ψηλότερα κτίρια του Παρισιού.

Εκεί το ύψος εξάρτησης είναι 67 μέτρα και η περίοδος ταλάντωσης 16,4 δευτερόλεπτα. Ο Φουκό ολοκλήρωσε γρήγορα την κατασκευή και στις 31 Μαρτίου 1851, πριν από 158 χρόνια, εγκαινιάστηκε το πείραμα μπροστά στον Λουδοβίκο Ναπολέοντα και τα μέλη της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών. Έξι μήνες μετά το αυθεντικό εκκρεμές του Foucault αποσύρθηκε και, έπειτα από αρκετό καιρό, εγκαταστάθηκε στο Μουσείο των Τεχνών και Επαγγελμάτων στο Παρίσι, όπου και καταστράφηκε το 2010 όταν έσπασε το σκοινί ανάρτησης και η σφαίρα καταστράφηκε στο μαρμάρινο δάπεδο. Ένα αντίγραφό του όμως συνεχίζει ακόμη και σήμερα να λειτουργεί στο «Πάνθεον».

*Δημοσιεύθηκε στη «ΜτΚ» στις 31 Μαρτίου 2019

Posted in: ΜΗΧΑΝΙΚΗ