Wahadło Foucaulta

człowiek z marsa napisał:

> kwestią jest tylko powtarzalność doświadczenia jak będą wychodzić podobne wyniki

> w podobnych terminach to będzie bardzo fajnie taki laser kosztuje 50 zł przemieszczanie

> plamki można fotografować czy sfilmować, przypomina mi to trochę Wahadło Foucaulta

płonne nadzieje;

na swobodny ruch wahadła (i obrót jego płaszczyzny drgań) zawieszonego w jednym punkcie sufitu wpływ wygięć tego sufitu rzędu 0,1 mm/m na dobę ma w pełni pomijalne znaczenie

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a1/Foucault_pendulum_animated.gif

efekt, który nam się tu marzy, jest porównywalny z błędem dla takiego fajnego lasera za 50 zł, umieszczonego na takiej fajnej ścianie, która (typowo) wygina się 0,1 mm/m (lub więcej) na dobę z powodu zmian temperatury nasłonecznionej ściany; w istocie omawiany fenomen (ruch plamki na ścianie) jest możliwy do wytłumaczenia wyłącznie owym efektem temperaturowym; w świetle doświadczenia należy go zatem uznać wyłącznie za ów efekt temperaturowy (zasada Okhama)

> tylko dla czego miałoby to dotyczyć podłogi

podłoga nie lewituje wewnątrz budynku; jest związana ze ścianami; największym odchyleniom od poziomu ulega w pobliżu wydłużającej się wciąż miedzy 12-tą i 18-tą w pionie ściany wschodniej E; ściana zachodnia W nie zmienia swojej wysokości, zatem podłoga (Która nie jest idealnie sztywna) wygina się do góry bardziej po stronie E; plamka lasera wędruje pionowo w dół; pomiędzy 18-tą i 24-tą ściana wychładza się do pozycji z godziny 12-tej – plamka wraca do położenia wyjściowego; pomiędzy 24-tą i 6-tą ściana wychładza się nadal, kurcząc się do minimalnej dobowej wysokości; dopiero teraz podłoga jest równa w całym budynku – plamka dociera do położenia powyżej punktu wyjściowego w podobnej odległości od niego jak wtedy, gdy była najniżej (teraz jest najwyżej); pomiędzy 6 i 12 ściana nagrzewa się, ponownie wracając (po prostej) do punktu wyjścia; ( jeśli mam rację – a jestem przekonany, że ją mam – plamka najpierw powędrowała w dół, później do góry, ale o tym nie ma mowy w opisie wyników doświadczenia 1)

> ale to skontrolowano doświadczeniem w południkowej orientacji lasera, elipsy zmianami

> temperatury się nie wytłumaczy, temperatury dobowe mają inne rozłożenia najcieplej jest

> o 14.00 najzimniej nad ranem

każdorazowo należy skoncentrować się na zachowaniu tej ściany, od strony której nadaje laser;

teraz znajduje się w pobliżu ściany N. Ściana ta nie rozszerza się równomiernie, ale jest wyginana przez wydłużajacą się (także w kierunku poziomym, tzn. w poprzek do wysokości) przyległą ścianę E. Odpowiednio deformuje się podłoga w jej pobliżu. Opis w tym drugim przypadku jest praktycznie identyczny, z tym że wnosi to tym razem wkład poziomy do ruchu plamki. Zmierza ona wpierw w stronę W, a następnie w kierunku E.

Ale tu ruch ma też drugą składową. Zachodnia krawędź ściany N nie tylko jest wypychana w kierunku N przez zwiększającą swą szerokość ścianę W, ale także ulega rozciąganiu w górę, w wyniku rozszerzania się ściany W w pionie. Pociąga za sobą ścianę N powodując jej (zwykle mniejszą) deformację (wygięcie) tym razem w pionie.

To w efekcie daje kształt elipsy. 2)

Nie powinno zatem zaskakiwać zaskoczenie eksperymentatorów 3),

gdyż deformacje te są porównywalne (wydłużenie krawędzi między W i N rzędu 0.1 mm/m implikuje podobnego rzędu wygięcia ściany N). 4)

Wielkość efektu w oczywisty sposób zależna jest od pory roku. Jest on łatwo weryfikowalny, ponieważ będzie występował szczególnie wyraziście jedynie w te w pełni słoneczne, bezwietrzne dni. Powinien też być w istotnym stopniu mniejszy na poziomie wpuszczonej w ziemię piwnicy.

Jak widać moja hipoteza jest w pełni weryfikowalna. Ta druga wymaga powtórzenia eksperymentu przy zupełnym zachmurzeniu w spokojne dni i… wyeliminowaniu szeregu innych czynników prowadzących do okresowych deformacji budynku (jak chociażby większe ochładzanie się zewnętrznej części ściany budynku nocą, czy generalnie zimą w porównaniu z częścią wewnętrzną).



1) „Doświadczenie wykonywałem w połowie sierpnia 2006 roku, bo o tej porze dokładnie w południe, kiedy Słońce świeci z południa (…). Właśnie w tym momencie był włączany laser i było zaznaczane miejsce padania plamki świetlnej. Po upływie 6 godzin (…) była sprawdzana wielkość przesunięcia plamki świetlnej. Z tego powodu, że zmierzona długość korytarza była równa 60 m, to oczekiwana wielkość przesunięcia plamki świetlnej wynosi 6 mm. [przy wygięciu ściany 0,1 mm/m] To przesunięcie w pełni się potwierdziło! Później, po upływie dalszych 6-ciu godzin, plamka wracała do swojego pierwotnego położenia. Jeszcze później, po upływie dalszych 6-ciu godzin, plamka poruszała się w przeciwnym kierunku, potem pod koniec doby znowu powracała do wyjściowego położenia! Pozostaje tylko uściślić, że poczynając od neutralnego, wyjściowego położenia plamka świetlana przemieszczała się pionowo, bo przecież w tej płaszczyźnie” [wyginała się oświetlona ściana W, pociągajac za sobą ugięcie związanej z nią podłogi (największe w pobliżu tej ściany, tzn. akurat tam gdzie zamocowano laser za 50 rubli); dodatkowo należy przypuszczać, że plamka zaczęła swą wędrówkę ruszając w dół]

2)”To doświadczenie wymagało kontrolnego sprawdzenia, aby wykluczyć ewentualne temperaturowe przesunięcia elementów budynku. Do tego celu nadawał się [jak widać – niezupełnie] korytarz (już w innej szkole), który był zorientowany z północy na południe. Logika podpowiadała, że plamka światła laserowego w ciągu jednej doby będzie poruszała się po elipsie. Przesunięcie wzdłuż jej małej osi powinno zależeć jeszcze od kąta” odchylenia ściany N od pionu wywołanego pionowym rozciąganiem ze strony ściany W, „a wielkość długiej osi elipsy zależy jedynie od” stopnia rozciągnięcia ściany W w poziomie „i od długości drogi, po jakiej biegnie promień lasera. Spodziewałem się mniejszych przesunięć, niż w pierwszym doświadczeniu, ponieważ tutaj długość korytarza wynosiła tylko 45 metrów, no i” ściana była deformowana jedynie przez poszerzającą się i zwiększająca wysokość ścianę sąsiednią; także nasłonecznienie było mniejsze „(od pierwszego doświadczenia minął miesiąc i był już wrzesień). Obecnie, również z powodów technicznych, promień lasera poruszał się z północy na południe.” [i – jak przypuszczam – zmierzała po dłuższej osi elipsy wpierw w kierunku W(N-W), a następnie w kierunku E(S-E)]

3) „ Dziwne okazało się to, że wielkość przesunięcia przekroczyła oczekiwania, i to całkiem znacząco. Ma się rozumieć, że oba warianty doświadczenia miały charakter jakościowy.”

4) Kiedyś natknąłem się na wyniki badań wpływu czynników podgodowych na wychylenia ścian budynków (nota bene właśnie miernikami laserowymi i – co już samo w sobie niezwykle ciekawe – pamiętam, że na pewno polskiej (!) konstrukcji) . Utkwił mi w pamięci tylko ten typowy – jak wynikało z tych badań – dla tych zjawisk rząd wielkości, tzn. 0,1 mm odchylenia na każdy metr wysokości ściany.