法國物理學傢J.B.L.傅科於1851年為證實地球的自轉而設計的擺(見彩圖)。擺在重力和懸掛線的張力作用下(圖1),在其鉛垂位置附近作振動。如不考慮地球的自轉,這就是通常的單擺(見質點振動系統)。通常把單擺的運動平面看成是始終不變的,這是對一般單擺在運動時間不長情況下的近似看法。安裝在地面上作長時間振動的單擺不可能不受地球自轉的影響,為此,需要研究傅科擺。

北京天文臺的傅科擺 法國物理學傢J.B.L.傅科(1819~1888)1851年用傅科擺驗證瞭地球的自轉

  對於傅科擺,除瞭計及重力和懸掛線的張力以外,還必須考慮由於地球自轉而在固定於地球上的參照系中的科裡奧利慣性力(見慣性力)的作用。如圖1所示,由於地球的自轉角速度 ω的影響,在北半球的擺在圖示的子午平面內由北向南運動時,它將受到自東向西的科裡奧利慣性力的作用,使擺的擺動平面作順時針偏轉;當擺作自南向北的運動時,科裡奧利慣性力自西向東作用,使擺的擺動平面繼續作順時針偏轉,傅科擺擺錘的運動軌跡將如圖2所示。如在北半球懸掛點處的緯度為 λ,則傅科擺的擺動平面在固定於地球的參照系中將繞其鉛垂軸作角速度為ω·sinλ 的順時針轉動。這個現象在地球上除赤道以外的任何地方都可觀測到。

  由於地球的自轉角速度 ω很小,因而擺的擺動平面的轉動是很緩慢的,為瞭觀測到這一效應,必須使擺作長時間的擺動,因而其懸掛點必須幾乎沒有摩擦,擺錘必須很重以減小空氣阻力的影響。為瞭便於觀測,而又要保持擺的擺動偏角很小這一特性,所以擺的懸掛線必須很長。當然,要觀測到擺動平面的轉動,要求懸掛點能允許懸掛線在鉛垂平面內作任意方向的擺動,因而要有特殊的懸掛機構。

  傅科本人實驗用的擺的長為67m,擺錘是質量為28kg的鐵球。