מטוטלת פוקו מתארת את סיבוב הארץ סביב צירה.
המתקן מורכב ממטוטלת ארוכה שחופשית לנוע בכל מישור אנכי. הכיוון שבו המטוטלת מסתובבת נראה כמסתובב עם הזמן בשל סיבוב הארץ סביב צירה. זאת משום שמישור המטוטלת מתנודד, מנסה לשמור על כיוון קבוע במרחב, בעוד הארץ מסתובבת מתחתיו.
סטיית מישור התנודה במטוטלת פוקו תלויה במיקום המטוטלת.

ניקח את 2 המצבים הקיצוניים:

בקטבים, לסיבוב הארץ אין השפעה על מטוטלת פוקו. למעשה, בקטבים המטוטלת אינה "מודעת" לסיבוב הארץ סביב צירה. כתוצאה מכך, מטוטלת פוקו ממשיכה לנוע לאורך הציר המקורי שלה בעוד הארץ סובבת מתחתיה.
בקטבים, מישור התנודה נשאר קבוע ביחס לכוכבי שבת בעוד הארץ סובבת סביב עצמה. על כן, ביחס לארץ, מישור התנודה בקטבים מבצע סיבוב מלא (עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון) במהלך יממה. כלומר בקטבים מישור התנודה ישלים סיבוב שלם ב 24 שעות.

אם נציב מטוטלת פוקו בקו המשווה, מישור התנודה ישאר קבוע ביחס לארץ. כלומר, האפקט כלל לא יורגש.

בשאר קווי הרוחב (שבין הקטבים לקו המשווה) מישור התנודה ישנה כיוון ביחס לארץ אך באופן איטי יותר מאשר בקטבים. ככלל, סיבוב כדור הארץ סביב צירו גורם למישור התנודה של המטוטלת להסתובב באיטיות, במהירות זוויתית ששוה למכפלת מהירות סיבוב כדור הארץ, בסינוס קו הרוחב של המקום בו מתבצע הסיבוב.


אנימציה של מטוטלת פוקו הלקוחה מויקיפדיה: הקו הירוק מראה את המסלול של המטוטלת על הארץ שהיא מערכת יחוס מסתובבת. הקו הכחול מתאר את תנועת המשקולת במערכת המסתובבת יחד עם סיבוב מישור התנועה.

גם בגן המדע שבמכון ויצמן ישנה מטוטלת פוקו גדולה, בסרט הבא ניתן לראות אותה בפעולה (כדאי גם לראות במציאות):

מאת: שלומי דגן
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון  ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

5 תגובות

  • רועי גורודיש

    האם למטוטלת יש מנוע?

    שהרי המטוטלת תיעצר בגלל הכוחות השונים

  • בני צימט

    מטוטלת פוקו

    1. ככל שנוגע לקטבים, הכל ברור : על הרצפה נראה אוסף ישרים ("קטרים"), החוזרים על עצמם כל 24 שעות. 2. מההסבר נגזרות 2 עובדות לא ברורות :
    - בארץ,אוסף ה"קטרים" משלים סיבוב ב- 44 שעות ? .שהרי מהירות סיבו כדה"א קבוע בכל מקום-24 שעות. או, במילים אחרות ,זמן המחזור בכל נקודה על הכרור ,קבוע- 24ש', אז למה השינוי ?
    - לאורך קו המשווה,אין מבחינים בתנועה ??. תודה,בני.
    - על קו

  • גיורא

    מטוטלת פוקו

    סיבוב כדור הארץ מתואר ע"י מהירותו הזויתית. המהירות הזויתית היא וקטור-גודל עם כיוון. במחצית הצפונית של כדור הארץ הכיוון הוא ממרכז כדור הארץ לקוטב הצפוני. גודלו 360/24 = 15 מעלות לשעה.אם תבנה משולש ישר זוית שהוקטור הוא היתר שלו - שני הניצבים הם היטלים שלו. אם תבחר ניצב שהכיוון שלו ממרכז כדור הארץ לאורך אחד מהרדיוסים של המחצית הצפונית של כדור הארץ הניצב הזה יהיה רכיב של וקטור המהירות הזויתית. במיקרה הפרטי שגודל הזוית ביניהם 60 מעלות גודל הניצב יהיה מחצית המהירות הזויתית של כדור הארץ. ולכן יידרש למטוטלת פי 2 זמן לבצע סיבוב שלם סביב נקודת מרכז התנודה שלה. 48 שעות.(בארץ קו הרוחב כ 32 מעלות ולכן הזוית היא 90-32 = 58 מעלות בערך)ככל שהזוית 60 מעלות תיגדל כשמדרימים לקו המשוה כך רכיב המהירות הזויתית ייקטן וזמן המחזור יגדל. עד שבקו המשווה הרכיב ייתאפס וזמן המחזור יהיה אין סופי כלומר-המטוטלת לא תצא אף פעם לסיבוב.

  • מור

    מטוטלת פוקו בפריז

    מה ההסבר לכך שהמטוטלת לא מפסיקה? בגלל סיבוב כדור הארץ?
    לא בטוחה שהבנתי. תודה!

  • יצחק יצב

    מטוטלת פוקו

    כמה הערות והצעות:
    ההסבר הקולי נישמע בלתי ברור (היגוי אינו חד ).
    הצעה לתוספת בהדגמה: להכניס לכדור חול או דיו. בקצה הכדור להתקין צינורית דקה שממנה יוזלף החול או הדיו ,
    שיתווה על הקרקע את שינויי מסלול המטוטלת עם הזמן.