Što je Foucaultovo njihalo?

Foucaultovo njihalo, kao i ostala njihala, sastoji se od utega koji visi s užeta ili žice. Uteg se podiže, zatim pušta, a njihalo se ljulja naprijed-natrag u okomitoj ravnini, sve dok ga trenje s gornjom točkom pričvršćenja ili zrak koji ga okružuje ne uspori. Tada njihalo, poput ljuljačke, treba još jedan pritisak da ga ponovno pokrene. Negdje prije sredine 19. stoljeća, fizičar Leon Foucault shvatio je da ako bi mogao produžiti vrijeme ljuljanja njihala prije nego što se zaustavi i uklonio trenje iz njegovog pričvršćenja iznad, moglo bi se vidjeti kako se Zemlja rotira ispod njega, pokazujući na taj način da je Zemlja koja rotira pod nebom, a ne obrnuto.

Foucault je znao da što je duža žica pričvršćena za uteg, to će zamah njegovog njihala biti sporiji. Mogao je pričvrstiti uže iznad na klin gotovo bez trenja, a ako bi koristio vrlo veliku težinu, njihalo bi se ljuljalo tako sporo da bi se činilo da mijenja smjer, kako se Zemlja pomiče ispod njega. Nedostatak je bio u tome što je Foucaultovo njihalo bilo najveće njihalo ikad stvoreno, Foucaultu je bila potrebna zgrada s vrlo visokim stropom. Ponuđen je Panteon, divovski mauzolej s ulazom sa stupovima i visokim kupolastim stropom, a Foucaultovo njihalo imalo je dom.

Foucaultovo njihalo ne samo da dokazuje da se Zemlja okreće oko svoje osi, već poput žiroskopa, slobodno rotirajućeg stroja koji ne mijenja smjer osim ako se ne gurne, ono ilustrira prvi Newtonov zakon gibanja. Razlog zašto se Zemlja može pomaknuti ispod njihala je taj što se njihalo pokreće i neće promijeniti svoje gibanje kako bi odgovaralo Zemljinom, osim ako neka dodatna sila ne djeluje na njega da to učini. Međutim, postojao je problem s demonstracijom. Foucaultovom njihalu u Panteonu u Parizu, u Francuskoj, trebalo je više od trideset sati da dođe do svog prvobitnog položaja, više od vremena potrebnog da Zemlja završi jednu rotaciju.

Jednostavna jednadžba govori istraživačima koja je zemljopisna širina potrebna da bi Foucaultovo njihalo bilo najučinkovitije, a jednadžba predviđa da se Zemlja na ekvatoru neće rotirati ispod njihala. Da je Leon Foucault napravio svoj eksperiment na ekvatoru, ne bi vidio nikakvu promjenu smjera njihala, samo kretanje naprijed-natrag. Sjeverni i Južni pol također su idealna mjesta za eksperiment. Na Sjevernom polu, kao da je obješeno sa Sjevernjače, Foucaultovo njihalo omogućilo bi Zemlji da se okrene ispod njega za točno 24 sata. Videozapisi su dostupni na internetu koji ilustriraju gradacije gibanja Foucaultovog njihala između ekvatora i polova.

Danas postoje tisuće Foucaultovih njihala smještenih uglavnom na sveučilištima i znanstvenim institucijama diljem svijeta. Ova njihala neće biti u stalnom kretanju, budući da će se gubitkom energije težina dizati sve niže i niže razine sve dok ne pokaže prema dolje prema središtu Zemlje i zaustavi se. Za pokretanje njihala, izvorno je korišteno uže za podizanje težine do maksimalne visine. Uže je zatim zapaljeno, tako da kada je izgorjelo, nikakve dodatne sile nisu utjecale na kretanje njihala pri pokretanju. Moderna njihala obično koriste magnetske uređaje za pokretanje i održavanje njihala u pokretu.