Péndulo de Foucault

Física. Mecánica. Inercia. Oscilación pendular. Aceleración. Movimiento rotatorio. Coriolis

  • Enviado por: Juan Pablo Oblanca Fernandez
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 4 páginas

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  • Personaje e historia:

  • León Foucault: Físico francés nacido el 19 de Septiembre de 1818 en París y muerto el 11 de Febrero de 1868. Está considerado como el fundador de la moderna técnica de construcción de los grandes telescopios. Foucault trabajó en la determinación de la velocidad de la luz junto a Armand Fizeau. Demostró que la velocidad de la luz en el aire es superior que en el agua.

    En 1851 el científico francés realizó un experimento en el Panteón de París que puso de manifiesto la rotación terrestre. Se dispuso un enorme péndulo esférico de 28 kg colgado de un cable de longitud R = 67m acabado en una punta que trazaba sus oscilaciones sobre un lecho de arena. Se apartó el péndulo de la posición de equilibrio estable y se sostuvo inmóvil mediante una cuerda, a la que se aplicó una llama, hasta que se rompió y el péndulo comenzó a oscilar. .

    Historia:


    Se dice que el invento del péndulo de Foucault es un producto de la casualidad. Cuando en 1848, León Foucault trabajaba en su taller intentando acoplar una pesada barra metálica a un torno, mientras era sostenida mediante un cable de acero, Foucault reparó en una curiosa propiedad. El conjunto del cable más la barra formaba un péndulo, que oscilaba en un plano vertical el cual permanecía invariable (aparentemente invariable en intervalos de tiempo de unos minutos). Foucault observó que este plano se mantenía incluso rotando el sistema de sustentación del cable, lo que marcaba una diferencia entre el sistema tierra y el sistema que giraba con el sistema de sustentación: para el primero se conservaba el plano de oscilación del péndulo y para el segundo, no.

    La experiencia parecía indicar que el plano de oscilación sólo se conservaría para sistemas de referencia inerciales, lo cual predecía que, dado que la tierra también gira (lentamente), podría detectarse el cambio del plano de oscilación de un péndulo respecto a la tierra, si se proveen las condiciones necesarias de observación.

    Foucault construyó sucesivamente dos péndulos: uno de dos metros en su taller y posteriormente uno de once metros en el Observatorio de París, observando una rotación en sentido horario del plano de oscilación. Entonces, se le encargó la construcción de algo más espectacular para la Exposición Universal de París. Foucault montó un péndulo de 67 metros en el Panteón de París (también conocido como Iglesia de Santa Genoveva). Usó una bala de cañón de 28 Kg a la que soldó una fina punta metálica. Suspendió el péndulo de la cúpula y esparció una capa de arena en el suelo, para que la punta marcara la posición del péndulo de una manera trazable. Protegió con una barandilla circular una zona de unos cinco metros de diámetro en la que llevar a cabo las oscilaciones, y puso en marcha una serie de demostraciones públicas. En ellas, el péndulo era separado de la posición inferior y retenido mediante una cuerda, que le impedía caer. Al comienzo de la demostración, se prendía la cuerda, que cuando se había quemado lo suficiente se rompía, iniciando la oscilación del péndulo. Al cabo de unos minutos, se podía percibir el progresivo regruesamiento de la traza de la punta del péndulo sobre la arena. Pasadas horas, la anchura del sector circular era de unas decenas de grados.

    El éxito de este experimento, llevó a Foucault a idear otros similares, como el del giróscopo, que también originó una demostración pública en 1860 (aunque sin el éxito o la espectacularidad del péndulo).

    2.El funcionamiento del péndulo:

    Foucault puso en movimiento un péndulo que pesaba 28 kilos y medía 67 metros de largo, y registró que el nivel de oscilación del péndulo giraba lenta pero continuamente en dirección de la marcha del reloj. La causa de este giro es, según los físicos, la Fuerza de Coriolis, que lleva el nombre del físico francés G.G. Coriolis, 1792-1843), también llamada aceleración angular. Resulta del movimiento de giro del globo terrestre y provoca una desviación de las masas hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur. Además, las corrientes del aire y del mar globales están sometidas a la influencia de esta misma fuerza.
    El experimento de Foucault permitió demostrar el movimiento rotatorio de la tierra. Un péndulo cuyo punto de sujeción le permite oscilar libremente en cualquier dirección es usado para repetir el experimento que el físico francés Foucault realizó por primera vez en público en París en 1851.
    El péndulo consiste en una masa sostenida por un cable, que se mantiene en movimiento. Al estar bajo estas condiciones (ver gráficos), el plano de oscilación gira lentamente respecto a una línea trazada en la tierra, aun cuando la tensión del alambre que soporta a la masa y fuerza gravitacional sobre ella, se encuentran en un plano vertical.

    Gráfico 1

    'Péndulo de Foucault'

    1.- Movimiento del plano pendular (en el sentido de las agujas del reloj).

    2.- Desplazamiento del plano de oscilación debido a la rotación de la Tierra.

    3-. Movimiento de rotación de la Tierra (en el sentido contrario a las agujas del reloj).

    Gráfico 2

    'Péndulo de Foucault'

    El periodo de oscilación es menor en los polos, en donde giraría una vuelta completa cada 24 horas, mientras que en el ecuador el plano de oscilación no experimentaría ningún sentido de rotación

    3.CURIOSIDADES Y BIBLIOGRAFÍA:

    3.1- Una de las piezas más destacables del vestíbulo de la Asamblea General es el Péndulo de Foucault, entregado a las Naciones Unidas en 1955 por los Países Bajos. El Péndulo de Foucault, bautizado con el nombre del físico Jean Bernard Leon Foucault, prueba visualmente la rotación de la Tierra.

    Está formado por una esfera bañada en oro y rellena en parte de cobre, suspendida desde el techo a casi 23 metros de altura por un cable de acero inoxidable. Una rótula le permite balancearse en todas direcciones. Un electroimán situado bajo el péndulo contrarresta la fricción con el aire, manteniéndolo con un balanceo uniforme. En el transcurso de un día, la dirección en la que se mueve el péndulo cambia debido a la rotación de la Tierra. La esfera tarda 36 horas y 45 minutos en completar su ciclo.

    3.2 - Información obtenida de las siguientes fuentes:

    http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/coriolis1/coriolis1.htm#Simulación%20del%20péndulo%20de%20Foucault

    http://www.casaciencias.org/Planetarium/PlantaBaja/Foucault.html

    Elaboración propia.

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