Dlaczego okres obrotu płaszczyzny drgań wahadła Foucaulta wynosi 24\cdot 3600/\sin(\theta) i dlaczego w czasie jednej godziny zegarowej obraca się o kąt równy 15\cdot \sin(\theta)?
Dlaczego okres obrotu płaszczyzny drgań wahadła Foucaulta wynosi 24\cdot 3600/\sin(\theta) i dlaczego w czasie jednej godziny zegarowej obraca się o kąt równy 15\cdot \sin(\theta)?
Aby odpowiedzieć na pytanie „dlaczego” okres obrotu płaszczyzny drgań wahadła Foucaulta wynosi właśnie tyle, należy rozwiązać równania ruchu tego wahadła — rozwiązane są one tutaj, i z rozwiązania tego wynika, że okres ten wynosi
T_f=\frac{T}{\sin(\theta)},
gdzie \theta oznacza szerokość geograficzną na której dokonujemy pomiaru, natomiast T jest czasem obrotu Ziemi wokół własnej osi. Przyjmując, że czas ten wynosi (w przybliżeniu) dokładnie 24 godziny i wyrażając ten czas w sekundach, tzn. 24 godziny = 24\cdot3600 sekund, otrzymujemy T_f=24\cdot 3600/\sin(\theta) sekund, jak w zadanym pytaniu.
Aby stwierdzić, o jaki kąt wahadło obróci się w ciągu godziny, wystarczy zapisać prostą proporcję — skoro o pełen kąt (360 stopni) obróci się w czasie T_f, to w ciągu jednej godziny (czyli 3600 sekund) obróci się o jakiś kąt \alpha (którego szukamy)
\frac{360^{\textrm{o}}}{T_f} = \frac{\alpha}{3600s}.
Podstawiając w tej proporcji T_f obliczone powyżej, ostatecznie otrzymujemy \alpha=15\cdot\sin(\theta) (wyrażone w stopniach).