sábado, 27 de noviembre de 2021

El péndulo de Foucault y la rotación de la Tierra

José Vicente Díaz

El péndulo de Foucault es un dispositivo que lleva el nombre del físico francés Léon Foucault y fue concebido como un experimento para demostrar la rotación de la Tierra. El péndulo se introdujo en 1851 y fue el primer experimento que proporcionó evidencia simple y directa de la rotación de la Tierra.


Pendulo

@JoséVicenteDíaz


Cuando Léon Foucault realizó por primera vez el experimento, el concepto de que la Tierra gira no era nada nuevo ni radical; El logro del péndulo fue proporcionar una prueba que no requirió observaciones minuciosas de las estrellas u otros objetos alejados de la Tierra. El péndulo de Foucault es un experimento altamente localizado y fácil de preparar cuyo resultado es claro, poderoso y accesible incluso para los no científicos.


¿Entonces, cómo funciona? La respuesta sencilla es que el péndulo oscila en un plano fijo y la Tierra gira debajo de él, pero esta explicación es bastante engañosa. En el polo norte o sur, el péndulo se mueve en un plano fijo (si ignoramos el hecho de que la Tierra también gira a través del espacio), por lo que el plano del péndulo parece girar 360 ° mientras la Tierra realiza una rotación completa. En cualquier otro punto de la Tierra, sin embargo, el punto en el que se fija el péndulo no puede considerarse un «punto fijo», porque ese punto también se mueve cuando la Tierra gira. El plano en el que se balancea el péndulo está igualmente en movimiento. Debido a esto, la cantidad de tiempo que tarda el péndulo en hacer una rotación completa (con respecto a su entorno) es igual a un día sidéreo (23,93 horas) dividido por el seno de la latitud de su ubicación. Dado que sin (0) = 0, el plano de un péndulo ubicado en el ecuador no parecerá moverse en absoluto.


Para que un experimento con péndulo sea preciso, se deben tomar precauciones para asegurar que el péndulo no sea afectado por ninguna fuerza externa que no sea la gravedad. Se diseña el péndulo como una esfera pesada colocada sobre un cable largo y rígido, con lo que así puede continuar oscilando durante largos períodos de tiempo, pero eventualmente la resistencia del aire hará que el movimiento disminuya y se detenga. Los museos a menudo utilizan un impulsor electromagnético para mantener su péndulo en movimiento, porque tal configuración proporciona energía adicional al péndulo sin afectar su dirección de movimiento.


Pendulo foucolt planetari de castello

Imagen del péndulo de Foucault que se encuentra en el Planetari de Castelló, en la mayoría de planetarios y museos de ciencias podéis encontrar uno


En la Tierra, llamamos a la fuerza aparente debida a la rotación de la Tierra la fuerza de Coriolis, una fuerza que es principalmente responsable de los patrones climáticos y las corrientes oceánicas. Contrariamente a la creencia popular, la fuerza de Coriolis no hace que los inodoros se desagüen en direcciones opuestas en los hemisferios norte y sur; de hecho, este fenómeno ni siquiera es real. La dirección en la que se desagua un lavabo o inodoro depende de muchos factores, incluido cualquier movimiento de rotación preexistente en el agua, así como las fuerzas aplicadas cuando comienza el drenaje. En experimentos en los que el drenaje se realiza con mucho cuidado, y por lo general semanas después de que el agua se vertió inicialmente, la dirección del drenaje corresponderá con la fuerza de Coriolis, pero estas condiciones ciertamente no están presentes en situaciones cotidianas.





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