El péndulo de Foucault

La primera vez que entré en la Facultad de Física de la Universidad de Santiago de Compostela me quedé ensimismado contemplando la perfección del movimiento del péndulo de Foucault que preside su vestíbulo. Una manifestación sin igual de la armonía que trae implícita la física. Este péndulo, presente hoy en día en multitud de edificios, no deja de ser uno de los experimentos más importantes de la historia de la mecánica clásica.

El péndulo de Foucault 1

Jean Bernard León Foucault, nacido en París en 1819, fue un físico francés con muy notorias contribuciones a diversos campos. Una de sus más importantes aportaciones a la mecánica clásica fue el péndulo que hoy en día lleva su apellido, con el que demuestra, haciendo gala de su ingenio, la rotación terrestre.

Los péndulos son instrumentos muy utilizados en física para multitud de situaciones. Con un péndulo simple, un cronómetro y una cinta métrica, puedes hallar el valor del campo gravitatorio terrestre, por ejemplo, basándote en un movimiento armónico simple.

Lo que planteó León Foucault fue que, si la Tierra estuviese estática, carente de rotación, al hacer oscilar un péndulo, el plano del mismo se mantendría siempre uniforme. Pero si por lo contrario nuestro planeta estuviese girando sobre su eje constantemente, utilizando un péndulo lo suficientemente pesado para poder apreciarlo, el movimiento de rotación provocaría que este plano se fuese desplazando lentamente hasta completar una revolución completa.

Foucault puso a prueba el fenómeno en el centro de la cúpula del Panteón de París, en 1851, con un hilo de acero de 68 metros de longitud, una bola de cobre de 30 kilogramos terminada en un fino aguijón metálico y una capa de arena en el suelo que la lanza iba rozando según oscilaba. De esta forma, transcurridas unas horas desde el inicio del experimento y para sorpresa de todos, el dibujo del plano del péndulo se había desplazado varios grados.

En la actualidad es fácil encontrarse este artefacto en museos de ciencia de todo el mundo. Los hay con ciertas variantes, algunos vierten un fino flujo de arena, otros derriban piezas situadas en el contorno del área de amplitud del péndulo al interceptarlas, pero todos se basan en las premisas del original.

Desde un punto de vista más técnico, podemos explicar el fenómeno considerando en primer lugar un péndulo simple sobre una plataforma giratoria. Si se hace girar la plataforma mientras el péndulo está oscilando, observamos que el plano de las oscilaciones permanece intacto para un observador inercial. Este efecto se debe a la inercia de la masa pendular. Puesto que las dos fuerzas que actúan sobre esta (el peso y la tensión del hilo) están contenidas en el plano de oscilación, estas tendrán lugar siempre en un mismo plano. Para alterar ese plano en el que se hallan implícitas se precisaría de un componente de fuerza perpendicular a dicho plano. Por otra parte, es evidente que para un observador no inercial, que esté sobre la susodicha plataforma, se efectuará una precesión alrededor del eje de rotación en sentido adverso al del giro de la plataforma. Partiendo de esta propiedad de la inalterabilidad del plano de las oscilaciones del péndulo, Foucault comprueba el movimiento de rotación de la Tierra y demuestra que la Tierra no constituye una referencial inercial.

El péndulo de Foucault 2

Uno de los más impresionantes péndulos de Foucault que he tenido oportunidad de ver está en el Museo de la Ciencia de A Coruña. Tiene cinco pisos de altura y es de los más antiguos de España. Una auténtica maravilla digna de ser visitada.

Nos leemos pronto…

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