푸코의 진자: 두 판 사이의 차이
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{{참조|:en:List of Foucault pendulums}}푸코 진자 |
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푸코의 진자는 진자의 일종으로, 프랑스의 과학자 레옹 푸코가 지구의 자전을 증명하기 위해 고안해 낸 장치이다. 지구가 자전한다는 사실은 오래 전부터 알려진 사실이었지만, 그것을 눈으로 볼 수 있는 실험으로 증명한 첫 사례가 바로 이 푸코의 진자라 할 수 있다. |
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1851년 푸코는 팡테옹의 돔에서 길이 67m의 실을 내려뜨려 28㎏의 추를 매달고 흔들었고, 시간이 지남에 따라 진동면이 천천히 회전하였다. 일반적으로 진자에 작용하는 힘은 중력과 실의 장력뿐이므로 일정한 진동면을 유지해야 하지만(여기서 공기의 저항은 무시하도록 한다), 진자를 장시간 진동시키면 자전 방향의 반대 방향으로 돌게 된다. 이는 지면이 회전하는, 다시 말해 지구가 자전하는 것을 입증했다고 할 수 있다. |
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1. 역사 |
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푸코는 1851년 파리 천문대의 자오선에서 푸코 진자를 첫 공개했고, 몇 주 후 푸코는 더 큰 푸코 진자를 만들었다. 푸코는 이를 파리의 판테온 돔에 매달았는데 자그마치 67m의 줄에 황동 코팅이 된 28kg짜리 납 진자를 매달은 것이라고 한다. 추의 진동면은 32.7시간마다 완전한 원을 만들면서 시계방향으로 매 시간 11도씩 회전했다고 한다. 1851년 판테온에서 사용된 기존의 진자는 1855년에 파리의 프랑스 국립 과학 연구원으로 옮겨졌다.[1] |
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1990년대에 박물관의 재건축 동안 기존의 진자는 임시적으로 1995년에 판테온에서 전시가 되었다. 하지만 프랑스 국립 과학 연구원으로 다시 돌아갔고, 2010년 4월 6일에 프랑스 국립 과학 연구원의 진자를 매달은 줄이 추와 박물관 대리석 바닥에 수리가 불가능한 파손을 일으키면서 끊어졌다.[2] 현재는 파리의 판테온 돔 아래에서 기존의 진자의 정확한 복제품이 1995년 이후 영구적으로 진동하고 있다. |
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2. 역사적 의미 |
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지구의 자전은 푸코보다 200년 앞서 통상적으로 믿어지기 시작했다. 하지만 모두 이렇다할 증거나 증명 없이, 심증과 생각, 그리고 빈약한 증거만으로 자전현상을 설명해왔다. 이러한 상황에서 푸코의 진자 실험은 역사상 최초로 지구의 자전을 실험적으로 증명했다는 것에서 그 의미가 크다 |
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3.원리 |
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해와 달이 동쪽으로 떠서 서쪽으로 지므로 지구가 자전하는 방향은 서쪽에서 동쪽을 향합니다. 만약 북극 위의 하늘에서 지구를 본다면 반시계 방향으로 도는 모습을 볼 수 있을 것입니다. 그런데 지구는 불룩한 공 모양을 하고 있기 때문에 위도에 따라 지표면에서 회전에 의한 속도는 다르게 됩니다. 즉, 적도부근에서는 아주 빠른 속도로 지구표면이 동쪽으로 움직이고 극지방에서는 회전은 하지만 움직이는 속도는 아주 느려집니다. 이렇게 해서 우리가 사는 북반구에서는 북쪽으로 올라 갈수록 지구회전에 의한 지표면 이동속도는 느려지게 됩니다. 우리나라에서 북쪽을 향해 돌을 던진다면 이 돌은 북쪽으로 향하는 힘만 받는 것이 아니라 지구표면이 운동하는 방향인 동쪽으로 향하는 힘도 같이 받게 됩니다. 따라서 돌은 원래 예상했던 위치보다 동쪽, 즉 오른쪽으로 쏠리게 됩니다. 반대로 남쪽으로 돌을 던지게 되면 이번에는 도착하는 지표면의 이동속도가 매우 빨라 돌이 떨어지는 지점은 예상위치보다 서쪽으로 쏠리게 되어 역시 오른쪽으로 치우칩니다. 이렇게 북반구에서는 어느 방향으로 운동을 해도 운동방향의 오른쪽으로 항상 힘을 받게 됩니다. 욕조에서 물이 빠질 때는 바닥에 있는 작은 구멍을 향해 물이 주위에서 몰려들게 됩니다. 이때 구멍을 중심으로 사방에서 몰려드는 물이 모두 오른쪽으로 힘을 받게 되므로 구멍 주변에서 반 시계방향으로 빙빙 돌게 되는 것입니다. 남반구에서는 힘의 방향이 반대가 되기 때문에 호주나 뉴질랜드에서는 욕조의 물이 빠질 때 시계방향으로 돌면서 빠집니다. 추를 줄에 매달아 남북으로 진동시키면 타원운동을 하는 것을 볼 수 있는데 역시 지구자전에 의한 힘 때문이며, 이를 최초로 실험한 과학자를 기념해 푸코의 진자라고 합니다. 그런데 물이 빠지는 것과 달리 추는 줄에 고정되어 있고 남북으로 왕복운동하면서 오른쪽으로 힘을 받기 때문에 북반구에서 회전방향은 시계방향이 됩니다. |
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2016년 7월 22일 (금) 20:43 판
en:List of Foucault pendulums 문서를 참고하십시오.푸코 진자
푸코의 진자는 진자의 일종으로, 프랑스의 과학자 레옹 푸코가 지구의 자전을 증명하기 위해 고안해 낸 장치이다. 지구가 자전한다는 사실은 오래 전부터 알려진 사실이었지만, 그것을 눈으로 볼 수 있는 실험으로 증명한 첫 사례가 바로 이 푸코의 진자라 할 수 있다.
1851년 푸코는 팡테옹의 돔에서 길이 67m의 실을 내려뜨려 28㎏의 추를 매달고 흔들었고, 시간이 지남에 따라 진동면이 천천히 회전하였다. 일반적으로 진자에 작용하는 힘은 중력과 실의 장력뿐이므로 일정한 진동면을 유지해야 하지만(여기서 공기의 저항은 무시하도록 한다), 진자를 장시간 진동시키면 자전 방향의 반대 방향으로 돌게 된다. 이는 지면이 회전하는, 다시 말해 지구가 자전하는 것을 입증했다고 할 수 있다.
1. 역사
푸코는 1851년 파리 천문대의 자오선에서 푸코 진자를 첫 공개했고, 몇 주 후 푸코는 더 큰 푸코 진자를 만들었다. 푸코는 이를 파리의 판테온 돔에 매달았는데 자그마치 67m의 줄에 황동 코팅이 된 28kg짜리 납 진자를 매달은 것이라고 한다. 추의 진동면은 32.7시간마다 완전한 원을 만들면서 시계방향으로 매 시간 11도씩 회전했다고 한다. 1851년 판테온에서 사용된 기존의 진자는 1855년에 파리의 프랑스 국립 과학 연구원으로 옮겨졌다.[1]
1990년대에 박물관의 재건축 동안 기존의 진자는 임시적으로 1995년에 판테온에서 전시가 되었다. 하지만 프랑스 국립 과학 연구원으로 다시 돌아갔고, 2010년 4월 6일에 프랑스 국립 과학 연구원의 진자를 매달은 줄이 추와 박물관 대리석 바닥에 수리가 불가능한 파손을 일으키면서 끊어졌다.[2] 현재는 파리의 판테온 돔 아래에서 기존의 진자의 정확한 복제품이 1995년 이후 영구적으로 진동하고 있다.
2. 역사적 의미
지구의 자전은 푸코보다 200년 앞서 통상적으로 믿어지기 시작했다. 하지만 모두 이렇다할 증거나 증명 없이, 심증과 생각, 그리고 빈약한 증거만으로 자전현상을 설명해왔다. 이러한 상황에서 푸코의 진자 실험은 역사상 최초로 지구의 자전을 실험적으로 증명했다는 것에서 그 의미가 크다
3.원리
해와 달이 동쪽으로 떠서 서쪽으로 지므로 지구가 자전하는 방향은 서쪽에서 동쪽을 향합니다. 만약 북극 위의 하늘에서 지구를 본다면 반시계 방향으로 도는 모습을 볼 수 있을 것입니다. 그런데 지구는 불룩한 공 모양을 하고 있기 때문에 위도에 따라 지표면에서 회전에 의한 속도는 다르게 됩니다. 즉, 적도부근에서는 아주 빠른 속도로 지구표면이 동쪽으로 움직이고 극지방에서는 회전은 하지만 움직이는 속도는 아주 느려집니다. 이렇게 해서 우리가 사는 북반구에서는 북쪽으로 올라 갈수록 지구회전에 의한 지표면 이동속도는 느려지게 됩니다. 우리나라에서 북쪽을 향해 돌을 던진다면 이 돌은 북쪽으로 향하는 힘만 받는 것이 아니라 지구표면이 운동하는 방향인 동쪽으로 향하는 힘도 같이 받게 됩니다. 따라서 돌은 원래 예상했던 위치보다 동쪽, 즉 오른쪽으로 쏠리게 됩니다. 반대로 남쪽으로 돌을 던지게 되면 이번에는 도착하는 지표면의 이동속도가 매우 빨라 돌이 떨어지는 지점은 예상위치보다 서쪽으로 쏠리게 되어 역시 오른쪽으로 치우칩니다. 이렇게 북반구에서는 어느 방향으로 운동을 해도 운동방향의 오른쪽으로 항상 힘을 받게 됩니다. 욕조에서 물이 빠질 때는 바닥에 있는 작은 구멍을 향해 물이 주위에서 몰려들게 됩니다. 이때 구멍을 중심으로 사방에서 몰려드는 물이 모두 오른쪽으로 힘을 받게 되므로 구멍 주변에서 반 시계방향으로 빙빙 돌게 되는 것입니다. 남반구에서는 힘의 방향이 반대가 되기 때문에 호주나 뉴질랜드에서는 욕조의 물이 빠질 때 시계방향으로 돌면서 빠집니다. 추를 줄에 매달아 남북으로 진동시키면 타원운동을 하는 것을 볼 수 있는데 역시 지구자전에 의한 힘 때문이며, 이를 최초로 실험한 과학자를 기념해 푸코의 진자라고 합니다. 그런데 물이 빠지는 것과 달리 추는 줄에 고정되어 있고 남북으로 왕복운동하면서 오른쪽으로 힘을 받기 때문에 북반구에서 회전방향은 시계방향이 됩니다.