ISSN 0351-6652 Letnik 22 (1994/1995) Številka 6 Strani 342-343
Janez Strnad:
ODKLON PROTI VZHODU
Ključne besede: fizika, prosti pad, Coriolisova sila. Elektronska verzija: http://www.presek.si/22/1238-Strnad.pdf
© 1995 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije © 2010 DMFA - založništvo
ODKLON PROTI VZHODU
Spoznanja ob razmišljanju o vrtincu pri iztekanju pomagajo, da obdelamo zanimiv pojav, pri katerem se telo giblje navpično navzdol, ne v vodoravni smeri. V tem primeru Coriolisova sila 2mvw cos <p odkloni telo proti vzhodu {slika 1). Pri tem je ip geografska širina. Pojav je najizrazitejši na ekvatorju, na polu pa ga ni. Odklona ni težko izračunati. Tako majhen je, da si lahko mislimo, da v navpični smeri teto enakomerno pospešeno pada zaradi težnega pospeška g. Njegova hitrost v navpični smeri s časom narašča kot gt, če smo telo spustili v trenutku t = 0. V smeri proti vzhodu, pravokotno na smer padanja, ustreza Coriolisovi sili pospešek 2gtu> costp. Z njim dobimo komponento hitrosti v tej smeri gt^uj costp in ustrezni premik, torej odklon proti vzhodu, s = = jgt3u> cos ip. Nazadnje odklon izrazimo z višino h = -jejt2, za katero telo v tem času pade,
Slika 1. Radialna komponenta hitrosti telesa pri gibanju navpično navzdol.
2 s/2,
<jj cos ip

h3/*
Odklon je prvi natančno izračunal C.F.Gauss leta 1803. Zanj pa je vedel že I.Newton in je celo predlagal, da naj bi ga izmerili. To so prvič storili šele leta 1791, a so izidi pri poskusih s stolpa razočarali, ker je motil prepih (glej preglednico). To je veljalo tudi za naslednje merjenje. Šele Reichovi poskusi v rudniškem jašku so dali zadovoljive izide. Merjenja W.W.Rundella v cornwalskem rudniku so bifa manj natančna, a so pokazala tudi majhen odklon proti jugu. Na tak odkton je pomislil spočetka že Benzenberg. Prav zaradi tega odklona, ki ga ni bilo mogoče pojasniti s Coriolisovo silo, so nadaljevali s poskusi. Za poskuse E.E.Halla, ki ga poznamo po Hallovem
pojavu, so na harvardski univerzi zgradili stolp, ki se je kasneje še enkrat vpisal v zgodovino fizike.1
Skrbna merjenja so dala napovedani odkfon proti vzhodu, medtem ko odklon proti jugu 0,045 mm ni presegal napake pri merjenju. V Parizu so delali poskuse v Pantheonu. Omeniti kaže, daje že leta 1851 edino L Foucauft prišel na misel, da pri nihalu Coriolisova sila kaže v prvi polovici nihaja v isto smer kot v drugi.
Leto meril
kraj
tp
število sjzm merjenj
1791 1802 1831
1902
1903
Guglielmini Benzenberg Reich Hali
Flamarion
Bologna	44°
Hamburg	54°
Freiberg	51°
Cambridge	52°
Pariz	49°
78,3 m 76,3 m 158,5 m 23,0 m 68,0 m
984 144
1,89 cm 0,90 cm 2,84 cm 0,15 cm 0,76 cm
1,09 cm 0,86 cm 2,75 cm 0t15 cm 0,81 cm
Tabela 1. Pregled najpomembnejših merjenj odklona proti vzhodu teles pri prostem padanju. V zadnjem Času so ugotovili, da se zaradi zračnega upora odklon poveča, v prvem približku na primer za 15 % pri višini 50 m in za 62 % pri višini 200 m. Tako je z zračnim uporom mogoče pojasniti manjSe izmerjene odklone od izračunanih, pri katerih ni upoštevan zračni upor.
Pozneje so nadaljevali poskuse z Atvvoodovim škripcem. J.G.Hagen je leta 1912 meril pri pospešku 0, 1 Z isto napravo so najprej v mirovanju določili navpičnico. Na višini 23 m se je izmerjeni odklon proti vzhodu 0,0899 cm dobro prilegal napovedanemu 0,0889 cm, ki gaje treba izračunati s pospeškom 0, 1^. Odklon proti jugu 0,010 mm je bil manjši od napake pri merjenju. V tistih letih je tekla razprava predvsem o odklonu proti jugu. Za razliko od odklona proti vzhodu ta še ni do kraja pojasnjen. Pri precej manjšem odklonu proti jugu ali celo proti severu je vpletena oblika Zemlje m najbrž tudi krajevne posebnosti zemeljskega gravitacijskega polja.
Janez Strnad
1 V njem sta R.V.Pound in G.A.Rebka leta 1960 prvič v laboratoriju z Mossbauerjevtm pojavom izmerila spremembo valovne dolžine svetlobe v gravitacijskem polju.