Péndulo de Foucault para niños
Un péndulo de Foucault es un tipo especial de péndulo que puede moverse libremente en cualquier dirección y que oscila durante mucho tiempo. Se usa para demostrar que la Tierra está girando. Recibe su nombre de su inventor, el físico francés Léon Foucault.
Contenido
El experimento original de Foucault
La primera vez que el péndulo de Foucault se mostró al público fue en febrero de 1851, en el Observatorio de París. Semanas después, Léon Foucault hizo su demostración más famosa dentro del Panteón de París. Allí, colgó una bola de plomo de 28 kilogramos con un cable de 67 metros de largo, justo debajo del centro de la cúpula.
El plano en el que el péndulo se movía giraba hacia la derecha unos 11 grados cada hora. Esto significaba que tardaba unas 32.7 horas en dar una vuelta completa. El péndulo original de 1851 se trasladó más tarde al Museo de Artes y Oficios de París. En 1902, se instaló una copia temporal en el Panteón para celebrar los 50 años del experimento.
El péndulo original regresó al Panteón por un tiempo en 1995, pero luego volvió al Museo de Artes y Oficios. Lamentablemente, el 6 de abril de 2010, el cable del péndulo se rompió, dañando el péndulo y el suelo del museo. Una copia exacta del péndulo original estuvo en el Panteón desde 1995 hasta 2014. En septiembre de 2017, el péndulo volvió a instalarse y funciona de nuevo.
¿Cómo demuestra el péndulo la rotación de la Tierra?
El movimiento de la Tierra al girar sobre su eje causa varios efectos. El péndulo de Foucault nos ayuda a entender y ver estos efectos. Nos muestra que la Tierra está en constante movimiento.
- Es un efecto aparente: No es que el péndulo cambie su dirección. En realidad, el suelo debajo del péndulo es el que gira. El péndulo, por su parte, mantiene su dirección de oscilación original. Imagina que el péndulo derriba pequeños objetos colocados en un círculo. Si estás en el hemisferio norte, el suelo gira en sentido contrario a las agujas del reloj, haciendo que parezca que el péndulo se desvía en sentido horario. En el hemisferio sur, el suelo gira en sentido horario, y el péndulo parecerá desviarse en sentido contrario a las agujas del reloj.
- Es un efecto de inercia: La gran masa de la bola del péndulo y la altura desde donde cuelga hacen que, por inercia, el péndulo mantenga su dirección original durante horas. A veces, se usa un electroimán en la base para que el péndulo siga moviéndose sin detenerse.
- Es un efecto tridimensional: Todos los objetos que se mueven en la Tierra tienen volumen. El giro de la Tierra afecta a estos objetos de diferentes maneras, dependiendo de su tamaño, masa y cómo interactúan con otros cuerpos. Por ejemplo, fenómenos como los tornados, los vientos y las corrientes oceánicas son ejemplos de cómo el movimiento de la Tierra influye en grandes masas de aire y agua.
- Es un efecto asimétrico: La forma en que los ríos fluyen y erosionan el terreno es un ejemplo de este efecto. Los ríos pueden tener orillas diferentes o formas asimétricas debido al giro de la Tierra.
¿Cómo funciona el péndulo de Foucault?
Imagina un péndulo oscilando sobre una plataforma que gira. Verás que el plano en el que el péndulo se mueve no cambia para alguien que lo ve desde fuera de la plataforma. Esto se debe a la inercia de la masa del péndulo. Las fuerzas que actúan sobre él (su peso y la tensión del cable) siempre están en el mismo plano de oscilación. Para cambiar ese plano, se necesitaría una fuerza adicional.
Sin embargo, para alguien que está sobre la plataforma giratoria, el plano de oscilación del péndulo sí parecerá girar. Lo hará en sentido contrario al giro de la plataforma y a la misma velocidad.
Esta característica del péndulo, de mantener su plano de oscilación, fue lo que Léon Foucault usó en 1851 para demostrar que la Tierra gira sobre su eje. En el Panteón de París, usó una masa de 28 kg suspendida de un cable de 70 metros. El péndulo tardaba unos 17 segundos en ir y venir. Alrededor del punto de suspensión, en el suelo, había un círculo con arena. Una aguja en la parte inferior del péndulo marcaba la arena en cada oscilación. Se notó claramente que, con el tiempo, el plano de oscilación del péndulo giraba en el sentido de las agujas del reloj. En una hora, el plano giraba unos 11 grados, y tardaba poco más de 32 horas en dar una vuelta completa.
¿Por qué gira el plano de oscilación del péndulo? Si el experimento se hiciera en el Polo Norte, el plano de oscilación del péndulo se mantendría fijo en el espacio, mientras que la Tierra giraría completamente debajo de él cada 24 horas. Un observador en la Tierra vería el plano del péndulo girar en sentido contrario a la rotación terrestre.
Cuando el experimento se hace en otros lugares de la Tierra, como en París, el tiempo que tarda el plano de oscilación en dar una vuelta completa es mayor que en el Polo. En el ecuador, el péndulo se balancea sin cambiar de dirección, porque el efecto no se produce allí.
La velocidad a la que gira el plano del péndulo depende de la latitud del lugar. Cuanto más cerca estés de los polos, más rápido girará el plano del péndulo. En el hemisferio Norte, el giro es en sentido horario.
Esta experiencia del péndulo de Foucault es una prueba muy clara de la rotación de la Tierra. Incluso si no pudiéramos ver el Sol o las estrellas, este péndulo nos permitiría saber que la Tierra está girando. También se puede usar para saber la latitud de un lugar sin necesidad de mirar las estrellas.
Péndulos de Foucault importantes
Estados Unidos
En la ciudad de Nueva York, en la entrada del edificio de la Organización de las Naciones Unidas, hay un péndulo de Foucault. Se inauguró en 1955. Tiene una esfera dorada de unos 90 kg que cuelga a 22.5 metros del techo. Su plano de oscilación gira continuamente en el sentido de las agujas del reloj y completa una vuelta en 36 horas y 45 minutos.
Hungría
Hungría tiene más de 30 péndulos de Foucault. El primero fue construido en 1880 por Adolf Kunc en Szombathely.
Países hispanohablantes
México
- El Centro Educativo y Cultural Manuel Gómez Morín en Santiago de Querétaro, Querétaro, tiene un péndulo de Foucault de 28 metros de largo. Su masa de bronce pesa 280 kg. Tarda 9.3 segundos en oscilar y da una vuelta completa en 66.79 horas.
- En la Biblioteca Nacional de Ciencia y Tecnología "Víctor Bravo Ahuja" del Instituto Politécnico Nacional en Zacatenco, se instaló uno en diciembre de 2016.
- El Centro de Ciencias de Sinaloa tiene un péndulo en su entrada principal. Cuelga de un cable de 17 metros y su esfera pesa 400 kg. Oscila cada 8.3 segundos y un sistema magnético lo mantiene en movimiento.
- La Escuela Militar de Ingenieros, inaugurada en 2018, también cuenta con un péndulo de Foucault en su edificio académico.
España
- El Museo de la Ciencia en La Coruña tiene uno de los péndulos de Foucault más antiguos de España, que abarca cinco pisos de altura.
- En Madrid, el Real Observatorio Astronómico tiene un péndulo de Foucault.
- En Barcelona, en el CosmoCaixa Barcelona, se instaló el primer péndulo de Foucault de España en 1980.
- En Santander, en el edificio de la empresa CIC, hay un péndulo de 17 metros de largo con una esfera de 120 kg.
- En Huelva, la Universidad de Huelva tiene un péndulo en el edificio Galileo Galilei.
- En Granada hay tres péndulos: uno en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, otro en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada, y otro en el Parque de las Ciencias de Granada.
- En Valencia, el Museo de las Ciencias Príncipe Felipe de la Ciudad de las Artes y las Ciencias también tiene uno.
- En Salamanca, en el Edificio Trilingüe de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Salamanca.
- En Valladolid, en el Museo de la Ciencia, con un cable de 11 metros y una esfera de 80 kg.
- En Becerril de Campos, en San Pedro Cultural, se exhibe un péndulo de Foucault.
- En Castellón, en el vestíbulo de su Planetario.
- En Orense, en el vestíbulo de la Facultad de Ciencias.
- En La Coruña, en el vestíbulo de la Casa de las Ciencias.
- En Santiago de Compostela, en el vestíbulo de la Facultad de Física.
- En Badajoz, en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Extremadura.
- En San Sebastián, en el museo de ciencias Eureka!.
Chile
- En Valdivia, hay un péndulo de Foucault en la avenida costanera Arturo Prat. Fue el más austral del mundo hasta 2012. Tiene una esfera de plomo de 100 kg que cuelga de un cable de acero de 13 metros. Su giro aparente es de 10 grados por hora y completa una rotación cada 36 horas, en sentido contrario a las agujas del reloj (porque está en el hemisferio sur).
- En Puerto Montt, en el Colegio San Francisco Javier. Tiene una esfera de 115 kg y un cable de 19.5 metros. Un sistema especial lo mantiene en movimiento.
- En Santiago hay dos péndulos:
* Uno se instaló en el Museo de Historia Natural en 1970, pero fue retirado en los años 80. * El segundo está en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Se inauguró en 2017. Es una bola de acero de 100 kg colgada de un cable de 18 metros. Su plano de oscilación gira unos 8 grados por hora, en sentido contrario a las agujas del reloj, y tarda más de 43 horas en dar una vuelta completa.
Argentina
- En la ciudad de Buenos Aires hay dos péndulos, ambos en la Universidad de Buenos Aires:
* Uno en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Se inauguró en 2004. Es una esfera de hierro de 90 kg y cuelga a casi 27 metros de altura. Su plano de oscilación debe girar en sentido contrario a las agujas del reloj a razón de 8.5 grados por hora. * Otro en el Museo de Ciencia y Técnica, en la Facultad de Ingeniería.
- En la ciudad de La Plata, en el Teatro Argentino, se instaló un péndulo en 2011. Es uno de los más grandes de Sudamérica. Tiene una esfera de bronce de más de 200 kg y un cable de casi 18 metros. Permite observar la rotación de la Tierra.
- En la ciudad de Córdoba, en el centro de interpretación científica Plaza Cielo y Tierra, hay un péndulo de 12 metros de altura. Se inauguró en 2017.
Véase también
En inglés: Foucault pendulum Facts for Kids
- Doble péndulo
- Efecto Coriolis
- Metrónomo
- Péndulo
- Péndulo de Newton
- Sismógrafo
