Uno de los
momentos cruciales del desarrollo de las ideas de la humanidad
fue cuando pensadores como Copérnico y Galileo se dieron
cuenta de que era más fácil explicar las observaciones astronómicas
si la Tierra no estaba quieta en el centro del universo.
La idea
de que la Tierra se mueve es difícil de aceptar ya que nuestro
sentido común nos señala que está inmóvil, que lo máximo
que llegamos a percibir son sacudidas temporales durante
los temblores.
El presente
artículo muestra la manera de construir un aparato que simula
un péndulo de Foucault con el que se pudo comprobar la rotación
de nuestro planeta.
En latitudes
cercanas al Ecuador, como las de México, los péndulos de
Foucault "giran" muy lentamente, menos de una vuelta completa
en 24 horas, por consiguiente le cuesta mucho trabajo al
observador entender de qué modo este instrumento muestra
la rotación de la Tierra. Con la demostración descrita en
este texto se ayuda a comprender su funcionamiento.
Movimientos
relativos
Probablemente
el lector habrá observado el movimiento de nubes tenues
por delante de la superficie de la Luna. Da la impresión
de que las nubes están quietas y que es la Luna la que se
desplaza. Solamente si se observa con cuidado y se usa alguna
referencia terrestre, como algún poste, se constatará que
son las nubes las que se mueven y que la Luna no tiene movimiento
aparente importante a lo largo de unos cuantos minutos.
Cuando
uno viaja dentro de un avión a altura considerable, no se
siente su movimiento; es más, al mirar por la ventanilla
se tiene la sensación que lo que se mueve es lo que está
en torno del avión.
Estos
dos experimentos muestran los movimientos relativos. Indican
la dificultad que tiene un observador para conocer qué es
lo que se desplaza y qué lo que está fijo cuando los movimientos
de los cuerpos son suaves. De allí la complejidad de entender
si lo que se mueve es la Tierra o es el resto de los astros
en torno a ella.
Es más
fácil describir el movimiento de los astros si se considera
que la Tierra está en movimiento; de hecho, gracias a esto
se descubrió su desplazamiento.
La tierra
gira en torno a un eje imaginario cada 24 horas. Su movimiento
de rotación es de Oeste a Este, y ésta es la razón por la
cual el Sol y las estrellas parecen trasladarse de Este
a Oeste durante el día y la noche.rentes caras. (También
podrá construir un acetato como el descrito en el Correo
del Maestro, Núm. 2, pág. 37, 1996).
El profesor
puede explicar el movimiento de rotación de la Tierra con
un globo terráqueo iluminado por un costado con una lámpara
brillante. Deberá hacer girar el globo para mostrar cómo
se iluminan su dife
El péndulo
Un péndulo
es un instrumento sumamente útil. Galileo lo empleó para
medir periodos temporales. El docente puede constuir un
péndulo amarrando un objeto pesado en el extremo de un cordón,
por ejemplo unas llaves. Podrá comprobar que entre más largo
es el cordón mayor será el periodo de oscilación del péndulo
y de ahí su utilidad en la construcción de relojes.
El docente
mostrará a los niños cómo si se pone en movimiento un péndulo
siempre oscilará en el mismo sentido, por ejemplo respecto
de una mesa. Si el profesor hace rodar un carrito o una
canica debajo del péndulo no alterará el sentido de su movimiento.
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Un
profesor puede construir un péndulo. Si lo hace oscilar
encima del Polo Norte de un globo terráqueo notará
que la dirección de giro no cambia respecto del salón
de clases. Pero si hace girar el globo notará que
un observador en su Polo Norte observaría que el péndulo
cambia de dirección.
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El maestro
puede volver a tomar el globo terráqueo y mostrar cómo un
péndulo oscilando encima de su ecuador no participaría del
movimiento de rotación terrestre.
El péndulo
de Foucault
Un péndulo
de Foucault es un instrumento que permite constatar la rotación
de la Tierra. Debido a que nuestro planeta gira en torno
a un eje imaginario que pasa por sus polos, si construimos
un instrumento suspendido sobre la superficie terrestre,
se notará el movimiento de uno respecto de la otra.
Si colocamos
un péndulo suspendido en el centro de una barra colocada
entre dos columnas en el Polo Norte de la Tierra, conforme
la Tierra gira el péndulo que siempre oscila en la misma
dirección respecto de los astros, recorrerá distintos sitios
de la superficie. Puesto que a la Tierra le toma 24 horas
completar un giro, el péndulo parecerá completar un giro
en sentido contrario durante ese lapso.
En algunos
países, los péndulos de Foucault oscilan sobre superficies
con marcas; conforme transcurre el día uno nota cómo la
dirección del péndulo parece cambiar, debido a la rotación
de la Tierra.
Los
péndulos de Foucault de latitudes ecuatoriales
Como podrá
comprender el lector, un péndulo de Foucault colocado sobre
el ecuador no mostrará el movimiento de la Tierra. Los péndulos
de Foucault colocados en regiones cercanas al polo parecen
dar una vuelta completa en 24 horas, en cambio los que están
más alejados "van dando vueltas más despacio" hasta que
en el ecuador no muestran moviento de rotación.
Por
consiguiente, cuando se construyen péndulos de Foucault
en países cercanos al ecuador, como es el caso de México,
es muy difícil para los observadores constatar que son una
demostración de la rotación de la Tierrra, aun cuando los
miren durante varias horas.
Simulador
de un péndulo de Foucault (sencillo y barato)
Se necesita
el siguiente material:
- Una coladera lo más plana posible.
- Dos agujas de tejer.
- Un candado (u otro objeto pesado y un objeto plano).
- Un cordón de unos 60 cm de largo.
Construcción:
Amarre un
extremo del cordón a la llave del candado. Colóquela en
el centro de la coladera y haga pasar el cordón por uno
de los orificios centrales. Amarre el candado al otro extremo
del cordón.
Haga
pasar las agujas de tejer por dos orificios opuestos de
la coladera.
Procedimiento:
Sostenga
la orilla de la coladera con ambas manos y haga oscilar
el péndulo formado por el candado; mientras lo hace, haga
girar lentamente la coladera.
Observación:
Aunque la
coladera gire, el péndulo permanecerá oscilando en la misma
dirección. Las agujas de tejer sirven de referencia (como
si fueran las columnas). De manera análoga, conforme rota
la Tierra el péndulo de Foucault mantiene la misma dirección.
Conclusión
En varios
centros de ciencia de la República Mexicana se han instalado
péndulos de Foucault. Para algunos visitantes resulta muy
difícil comprender cómo funcionan, ya que en latitudes cercanas
al Ecuador el efecto es casi imperceptible. El instrumento
sencillo descrito en este texto ayudará a los visitantes
a comprender su funcionamiento.
Si algún
docente explica a sus estudiantes la existencia del péndulo
de Foucault, estos podrán demostrar la manera en que funciona
utilizando este simulador.
