Комптоновский генератор - Compton generator

Артур Комптон экспериментировал с генератором Комптона.

А Комптоновский генератор^[1][2] или же Комптоновская трубка^[3] прибор для эксперимента, чтобы продемонстрировать Вращение Земли, аналогично Маятник Фуко и чтобы гироскоп устройств.^[4]

Объяснение аппарата

Конструкция генератора Комптона.

Генератор Комптона представляет собой круглую полую стеклянную кольцевую трубку в форме пончика, внутренняя часть которой заполнена водой.^[1] Если кольцо лежит на столе ровно, вода в кольце неподвижна, и затем оно переворачивается, вращаясь на 180 градусов вокруг диаметра, так что оно снова ложится на поверхность стола, которая является горизонтальной. Результатом эксперимента является то, что вода движется с определенной постоянной скоростью дрейфа вокруг трубки после вращения пончика. Если бы не было трения о стены, вода продолжала бы циркулировать бесконечно.^[1]

Кольцо, использованное в первоначальном эксперименте, было сделано из однодюймовой латунной трубки, изогнутой в круг диаметром восемнадцать дюймов, где были размещены окна, трубка была сужена до диаметра примерно трех восьмых дюйма.^[5]

Комптон использовал маленькие капельки каменноугольного масла, смешанные с водой, для измерения скорости дрейфа под микроскопом.^[6]

Анализ

Предположим, что диаметр стеклянной трубки намного меньше диаметра кольца, и ${\displaystyle R}$ - радиус кольца, ${\displaystyle \omega }$ скорость вращения Земли и ${\displaystyle \lambda }$ это широта.

Изначально кольцо горизонтальное, а вода неподвижна. Во-вторых, кольцо быстро поворачивается на 180 ° вокруг своего диаметра восток-запад и останавливается, так что оно снова ложится ровно на поверхность стола, которая является горизонтальной. В это время скорость ${\displaystyle v_{th}}$ воды в трубке определяется выражением
     ${\displaystyle v_{th}=2\omega R\sin \lambda }$

Обратите внимание, что вращение из вертикального положения в вертикальное дает скорость ${\displaystyle v_{tv}}$ воды в трубке определяется выражением
     ${\displaystyle v_{tv}=2\omega R\cos \lambda }$

Экспериментальная проверка

Комптон использовал эту измеренную скорость дрейфа, чтобы определить свою широту с точностью до 3%.^[6]

Рекомендации

1. Аналитическая механика, п. 280.
2. Классическая механика, п. 365.
3. Физический словарь Блэки, п. 72.
4. Лабораторный метод демонстрации вращения Земли 1913 г., п. 803.
5. Определение широты, азимута и продолжительности дня независимо от астрономических наблюдений 1915 г., п. 110 и 111.
6. Аналитическая механика, п. 281.

Библиография

Журнал

• Комптон, Артур Холли (1913). «Лабораторный метод демонстрации вращения Земли». Наука. 37 (960): 803–806. Bibcode:1913Sci .... 37..803C. Дои:10.1126 / science.37.960.803. PMID  17838837.
• Комптон, Артур Холли (1915). «Определение широты, азимута и продолжительности дня независимо от астрономических наблюдений». Физический обзор. 5 (2): 109–117. Bibcode:1915ПхРв .... 5..109С. Дои:10.1103 / PhysRev.5.109.
• Комптон, Артур Холли (1915). "Наблюдая за вращением Земли". Дополнение Scientific American. 79 (2047supp): 196–197. Дои:10.1038 / scientificamerican03271915-196supp.

Книги

• Рука, Луи Н. (1999). Аналитическая механика. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0521575720.
• Тейлор, Джон Р. (2005). Классическая механика. S.Chand & Company Ltd. ISBN  978-1891389221.
• Физический словарь Блэки. S.Chand & Company Ltd. 2000. ISBN  978-8121942379.