Foucault-inga

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Foucault-inga a párizsi Musée des Arts et Métiers-ben
Foucault-inga a párizsi Panthéonban
Foucault-inga mozgását szemléltető gyorsított animáció. Jól látható, ahogy a lengés síkja elfordul – a valóságban az elfordulás sokkal lassabban következik be, és igazából a Föld fordul el, a lengés síkja nem változik
A lőkösházi Vásárhely-Bréda-kastély Foucault-ingája

A Foucault-inga (IPA: [fuko]) a Föld forgásának és a Coriolis-erő hatásának szemléltetésére szolgáló kísérleti eszköz, amelyet Léon Foucault (ejtsd: leon fukó) francia fizikus fejlesztett ki.

Szerkezete, működése[szerkesztés]

A szerkezet valójában egy hosszú inga, amely bármely függőleges síkban szabadon lenghet. Az inga felfüggesztésének súrlódása olyan kicsi, hogy az inga órákon keresztül képes lengeni. A közegellenállás hatásainak csökkentésére az ingatest többnyire gömb alakú és viszonylag nagy sűrűségű anyagból (ólom, réz) készül, továbbá a felfüggesztő fonál a lehető legvékonyabb.

A megfigyelések szerint a Foucault-inga lengési síkja a Föld szinte bármely pontján (az Egyenlítő kivételével) lassan elfordul. A sarkokon a lengési sík egy csillagnap (kb. 23 óra 56 perc 4 másodperc) alatt teljesen körbefordul. A lengési sík forgásának szögsebessége a sarkokon tehát:

Más földrajzi szélességeken a lengési sík forgási sebessége kisebb. Mérésekkel és elméleti úton is igazolható, hogy a φ földrajzi szélességű helyen a lengési sík elfordulásának ω szögsebessége:

,

ahol a Föld forgásának szögsebessége. Például Magyarországon (φ = 47°) a lengési sík forgásának szögsebessége

.

A lengési sík az északi féltekén a felfüggesztési pont felől nézve az inga az óramutató járásával megegyező irányba fordul el, míg a déli féltekén az ellenkező irányba. Az Egyenlítőn (φ = 0°) a fenti összefüggéssel összhangban a lengési sík nem fordul el.

A Foucault-inga lengési síkjának elfordulása Földhöz rögzített vonatkoztatási rendszerben a forgó rendszerben (forgó Földön) fellépő egyik tehetetlenségi erővel, a Coriolis-erővel magyarázható. A vízszintesen mozgó testekre ható Coriolis-erő iránya a sebességre merőleges és sebesség irányához képest az északi féltekén jobbra, a délin balra téríti el a testet. A megközelítőleg vízszintesen lengő ingára ható Coriolis-erő így az inga lengési síkját lassan elfordítja.

A Foucault-inga mozgását inerciarendszerből vizsgálva a jelenség magyarázata lényegesen egyszerűbb: nem az inga lengési síkja változik meg, hanem a Föld fordul el a lengő inga alatt.

Mivel a súrlódás és a közegellenállás miatt az inga lengéseinek amplitúdója egyre kisebbé válik, az ingát időnként újra kell indítani. Újraindítás helyett egyre több helyen elektromágneses úton kompenzálják a veszteségeket. Ehhez az ingatest aljára egy mágnest erősítenek, a felfüggesztési pont alá pedig egy tekercset helyeznek el. A tekercsre minden lengés során a megfelelő pillanatban egy elektronikus vezérlőegység feszültséget kapcsol. A tekercs által létrehozott mágneses mező vonzása így minden lengés során kissé a középpont felé húzza az ingatestet. Ezzel kiegyenlíthetők a súrlódásból és közegellenállásból származó veszteségek, az ilyen Foucault-inga folyamatosan, állandó amplitúdóval leng.

Története[szerkesztés]

Foucault egy 2 méter és egy 11 méter hosszú ingákkal végzett előzetes kísérletek után 1851. március 26-án a párizsi Panthéonban egy 67 méter hosszú, 28 kilogramm tömegű ingával nyilvánosan szemléltette a Föld forgását. Az inga eredeti példányát a párizsi műszaki múzeum, a Musée des Arts et Métiers őrzi. (2010. április 6-án szerencsétlen baleset révén az inga kötele elszakadt és a szerkezet helyrehozhatatlanul összetört.[1])

A 19. században csupán kétszer tudták megismételni a kísérletet: Heike Kamerlingh Onnes 1879-ben és Kunc Adolf 1880-ban. Ez utóbbi kísérlet helyszíne a Szombathelyi székesegyház volt.[2] Ma már világszerte számos helyen található Foucault-inga.

Magyarországi Foucault-ingák[szerkesztés]

Hazánkban is több helyen megismételték ezt a kísérletet. A magyarországi Foucault-féle ingakísérletek adatait 2015-ben Mizser Attila kezdeményezésére a Magyar Csillagászati Egyesület gyűjtötte össze, és tette közzé. A táblázat a mai Magyarország területén működő (működött) Foucault-ingák adatait tartalmazza a készítésük/bemutatásuk sorrendjében.[3]

Sorszám Település Helyszín Hossz (m) Tömeg (kg) Időpont
1. Szombathely Székesegyház 30 30 1880. augusztus 25.
 1.2 Szombathely Premontrei Gimnázium tornaterme 30 30 1940. december 10.
 1.3 Szombathely Székesegyház 30 30 1991. november 28–29.
 1.4 Szombathely Székesegyház 30 30 2010. október 19–21.
 1.5 Szombathely Székesegyház 30 30 2014. május 15–16.
 1.6 Budapest Mammut üzletközpont.[4] 25 30 2015. november 9–15.
2. Budapest Eötvös Loránd Tudományegyetem (és jogelődei) 1884-től folyamatosan
3. Hódmezővásárhely Bethlen Gábor Református Gimnázium 1898–
4. Budapest Fasori Gimnázium 1900–?
5. Budapest Főreáltanoda (ma Vörösmarty Gimnázium) 1900–?
6. Budapest Jedlik Ányos Gimnázium 1951.
7. Nagykanizsa Notre Dame Leánygimnázium (és utódintézményei) 8 1952.
8. Ózd Elek Imre Bemutató Csillagvizsgáló 1970.
9. Budapest TIT Uránia Csillagvizsgáló 11,5 1975.
10. Dunaújváros Széchenyi István Gimnázium 8,2 21 1995–
11. Kiskunhalas Városi Csillagvizsgáló 10 46 1999.
12. Szeged Fogadalmi templom 2003–
13. Debrecen Vörös Templom 2004.
14. Eger Varázstorony 32 2005.
15. Győr Krúdy Gyula Gimnázium 2005.
 15.2 Győr Krúdy Gyula Gimnázium 2010.
16. Dunakeszi Radnóti Miklós Gimnázium 2006.
17. Szeged Víztorony (Szeged) 2006–
18. Cegléd Református Nagytemplom 30 46 2007. március 25–
19. Miskolc Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar 10,4 45 2008–
20. Szolnok Műszaki Szakközép- és Szakiskola Jendrassik György Tagintézmény 2008.
21. Budapest Óbudai Egyetem Bánki Donát Kar 2011.
22. Hódmezővásárhely Németh László Gimnázium 11 31 2011.
23. Kecskemét Malom Központ 24 30 2011.
24. Kiskunhalas Bibó István Gimnázium 2011. november 11.
25. Lőkösháza Vásárhelyi–Bréda-kastély 15 2012.
26. Pécs Zsolnay Kulturális Negyed 9,2 8 2012.
27. Alsómocsolád Turisztikai Központ 2013.
28. Tata Magyary Zoltán Művelődési Központ 6.5 2014. november 15–
29. Debrecen Agora Tudományok Háza 20 40 2015.
30. Budapest Országos Pedagógiai Könyvtár és Múzeum  ?
31. Debrecen Szent József Gimnázium  ?
32. Győr Széchenyi István Egyetem (zsinagóga)  ?
33. Győr Széchenyi István Egyetem (aula)  ?
34. Győr Mobilis  ?
35. Kecskemét Piarista templom  ?
36. Szeged Szegedi Tudományegyetem Budó Ágoston Terem  ?

Megjelenése a kultúrában[szerkesztés]

Umberto Eco olasz regényíró 1988-ban megjelent, A Foucault-inga című regényének egyik kulcsmotívuma az inga eredeti helyen felállított kicsinyített mása. Ez a motívum jelenik meg a mű első soraiban is:

„Ekkor láttam meg az Ingát.
 Hosszú huzal legvégén a szentély boltozatáról függve, méltóságteli kimértséggel rótta széles lendületű íveit a gömb.”

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. Múlt-kor történelmi portál - Hírek - Leszakadt Foucault ingája
  2. Kovács József: Foucault-féle ingakísérletek Szombathelyen 1880–2014, Meteor, 2015/7-8. szám, 38–41. oldal. [1]
  3. Mizser Attila: Leng az inga, Meteor, 2015/7-8. szám, 42–49. oldal. [2]
  4. Sajtóközlemény: Budapesten a 135 éves első magyar Foucault -inga!

Források[szerkesztés]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Foucault-inga témájú médiaállományokat.