Lehet buta kérdés, de hogy működik a Foucault inga? Egy valamire nem tudok választ kapni.

Igazából ezt matematikailag könnyebb felfogni, mint ilyen magyarázatokkal. Az inga síkja nem közvetlen a Föld forgása miatt fordul el, hanem közvetlenül a Föld forgása által létrehozott Coriolis-erő miatt. Ez egy olyan tehetetlenségi erő, amely minden forgó rendszerben mozgó objektum esetében fellép, az erő alakja:

F_c=-2m(ωxv)

ahol, m a forgó rendszerben vizsgált objektum tehetetlen tömege, ω a rendszer szögsebessége és v a mozgó objektum sebessége.

Ebből azonnal következik, hogy ha forgó rendszerben nem mozogsz, akkor nem hat rád. Ha elindulsz mondjuk előre és a szögsebességvektor felfelé mutat, akkor jobb kéz szabály értelmében jobbra fog rád hatni az erő, ha meg hátrafelé mész, akkor balra fog hatni rád az erő. Ha helyetted egy ingát veszünk, amit előre-hátra lengésből indítunk, már látjuk is, hogy amikor előre megy, az erő kissé jobbra, amikor visszafele jön, kissé balra téríti ki. Ezen folyamatos periodikus ismétlődések miatt fordul el az inga síkja. Mivel vektoriális szorzat van ott, ezért az erő mindig ortogonális lesz az inga sebességvektorára és egyben szögsebesség vektorára is. Ez a jelenség ezzel magyarázható és nem kell ilyen dolgokba belemenni, hogy a Föld fordul ki alóla. Egész egyszerűen azért kísérleti bizonyítéka a Foucault inga a Föld forgásának, mert amikor elkezdtek foglalkozni a klasszikus mechanikában az olyan rendszerekkel, amelyek nem inerciarendszerek, akkor ezt az erőt általánosan a forgó inerciarendszerekre írták fel. Csillagászati megfigyelésekből pedig tudták, hogy a Föld forog, így a Foucault kísérletnek ezt az eredményt kellet hoznia, avagy visszafele a puszta tény, hogy a kísérlet ezt az eredményt hozta a klasszikus mechanika feltevésein alapulva kísérleti bizonyítéka a Föld forgásának.

Egyébként mivel a Föld forgástengelye csak a közvetlen egyenlítőn lévő emberek esetében merőleges a K-NY irányú mozgásokra, így csak ott lép fel ez a hatás maximálisan, egyéb helyeken a szögsebesség vektort fellehet bontani két komponensre, amelyekből az egyik adja, a fent vázoltakat, a másik pedig az úgy nevezett Eötvös effektus magyarázata, amely tömören arról szól, hogy bizonyos irányú mozgások esetében a rád ható gravitációs erő nagyobbodni és kisebbedni látszik. Ez érthető módon a Coriolis-erő és gravitációs erő szuperpozíciója révén valósul meg. Gravitációs erő alatt itt értsük az m*g-t, mert ebben benne van a centrifugális erő is, amely szintén egy tehetetlenségi erő. Ezt is a Föld forgása okozza, de mivel a g értéke kísérletileg lett kimérve, ezért ez az érték már természetes módon hordozza a centrifugális erőből származó korrekciókat. Az univerzális gravitációs törvénnyel más g értéket kell kapnod, mint amit kimértek a kísérleti fizikusok. Az eltérés kicsiny, de kimutatható.

Egyszerűsítsünk.

Felejtsük el egy pillanatra az ingát.

Fogj egy bicikli-kereket a két kezedbe a két tengelyvégnél.

Kérd meg egy haverodat, hogy jól pörgesse meg.

Amikor már jól fel van pörgetve, próbáld meg a két tengelyvégnél fogva elbillenteni valamerre.

Meg fogsz lepődni, mennyire ellenáll az elmozdításnak.

Ezen alapszik a giroszkóp működése is. A megpörgetett test igyekszik megtartani eredeti tengelyhelyzetét.

Ennek a pontos fizikai okleírása még a wikin is teljesen jó, nem merülök bele.

És most visszatérhetünk az ingára.

Egy madzagon lógó meglengetett test változó sebességgel, de tulajdonképpen körmozgást (nem teljes kört, de akkor is) végez. Akkor pedig a lengések alatt érvényesül a giroszkóp-hatás. A Föld meg közben szépen elfordul alatta. A giroszkóp meg nem. Ennyi.

:D

Az első válaszadó elég kimerítően megmagyarázta a dolgot. A lényeg, hogy nem szó szerint kell értelmezni azt a kijelentést, hogy "a Föld kiforog az inga alól", hiszen nyilvánvaló, hogy nem arról van szó, hogy az épület lebegne a felszín felett, és alatta forogna a Föld. Egyszerűen csak egy forgó rendszerben végzett mozgásról van szó, amelyre hat a Coriolis-erőnek nevezett tehetetlenségi erő. (Ez téríti el a passzátszelet is az észak-déli irányától.)

De a Foucault-ingát meg lehet magyarázni differenciálgeometriai alapon is. Ha veszel egy gömböt, amelynek egyik szélességi körén, amely nem főkör (tehát nem az egyenlítő), önmagával párhuzamosan eltolva körbeviszel egy vektort, akkor az a vektor visszaérve a kiindulási pontjára éppen akkora szöggel fog elfordulni, mint a Foucault-inga. Ugyanis az inga lengési iránya, amit a homokba rajzol, szintén felfogható egy vektornak, és a nap 24 órája alatt ezt a vektort viszi körbe a Föld forgása az inga szélességi köre mentén. Mivel azonban egy ilyen szélességi kör görbült (kivéve az egyenlítőt, amely "egyenes", azaz geodetikus vonal), a kiindulási pontba visszatérő vektor a kezdeti irányhoz képest el lesz fordulva.

Az általános relativitáselméletben ugyanilyen módon értelmezik a téridő görbületét is, csak ott a vektorok négydimenziósak, és a kis hurkok, amelyen körbeviszik őket, infinitezimálisan (azaz végtelenül) kicsik.

"Amit nem értek, és lehet hogy a válasz nagyon triviális, hogy hogyan van felfüggesztve?"

Igazad van, a válasz triviális. Nem mereven van felfüggesztve. Hiszen pont az a lényeg, hogy "az inga megtartja lengési síkját". Tehát kár lett volna csapágyazott fix tengelyre szerelni, hiszen akkor éppen a várt effektus maradt volna el. :)

Az előző válaszolók minden mást pontosan elmondtak.

dellfil