본문/내용
푸코의 진자
소개
푸코의 진자란
→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.
(프랑스 팡테옹에 설치된 푸코의 진자)
푸코의 진자의 과학사적 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.
푸코의 진자의 원리
→푸코 진자는 진동면이 수직면이면서 자유롭게 진동하는 큰 진자로 구성된다. 실제 진동면은 지구를 기준으로 비교했을 때 회전을 한다. 사실 그 진동면은 공간에 고정이 되고 반면에 지구가 그 추의 아래에서 매 항성일마다 한 번씩 회전을 한다. 북극 혹은 남극 중 한 장소에서 추의 진동면은 그 아래에서 지구가 회전을 하는 동안 우주의 먼 질량들을 …
코리올리 효과(전향력)
코리올리 효과로 푸코의 진자는 북반구에서 시계 방향으로 회전하게 된다.
실험목표
준비물
빨대, 클립, 고무찰흙, 알루미늄 호일, 실, 세계지도
푸코의 진자를 모형으로 직접 만들어보자
준비물
빨대, 클립, 고무찰흙, 알루미늄 호일, 실, 세계지도
실험과정
빨대 6개에 클립을 양쪽으로 끼워준다.
사면체의 꼭지점이 될 부분을 클립끼리 끼어서 연결한다.(클립 세 개를 연결 할 때에는 서로서로 제대로 연결되게 하여 정사면체 고정이 되도록 한다.)
각각을 이어 정사면체 틀을 만든다.
고무찰흙(2개 정도)을 둥글게 만들고 호일로 감싼 뒤 실로 묶어준다.
실을 진자틀에 매달아 고정시킨다.
사면체 밑에 세계 지도를 깔고 진자를 진동시킨 뒤 손으로 회전시키면서 관찰한다.
결과
진자는 세계지도의 회전 방향과 반대로 회전하였다.
고찰
내가 만든 모형 진자 추의 진동이 너무 빨리 끝나서 관찰하기에 불편했다. 그런데 푸코의 진자는 어떻게 하여 계속 운동할 수 있을까
→ 푸코의 진자가 계속 운동하는 것은 아니다. 공기와의 마찰 때문에 푸코의 진자도 언젠가는 정지한다. 하지만 푸코의 진자는 67m의 쇠줄과 28kg의 추로 내가 만든 모형과는 매우 다르다. 그렇기 때문에 푸코의 진자는 더 오랫동안 운동할 수 있는 것이다.
코리올리의 힘이 푸코의 진자말고 다른 것에도 적용되는 예가 없을까
→북반구에서의 소용돌이는 시계 반대 방향이고, 남반구에서의 소용돌이는 시계 방향으로 돈다. 또한 코리올리 힘은 대기에도 영향을 미친다. 편서풍, 무역풍과 같은 대기의 순환도 지구의 자전으로 인한 전향력 때문에 일어난다.
참고문헌
ko.wikipedia 검색어 ‘푸코의 진자’
ko.wikipedia 검색어 ‘코리올리 효과’
naver 지식백과 검색어 ‘전향력’
daum 지식백과 검색어 ‘진자운동’
http://blog.naver.com/PostView.nhnblogId=gpjm&logNo=10128253335