El efecto Coriolis 2: El Péndulo de Foucault

Péndulo de Foucault de la facultad de ciencias en Salamanca. Debe de ser el que peor funciona del mundo.

Hace ya mucho tiempo escribí una entrada que pretendía tener varias partes. Cualquier lector habitual del blog habrá olvidado. Aquella entrada trataba de los conceptos de velocidad angular y velocidad linear. Repasar aquella entrada no es necesario para entender la que hoy presento, pero tener en la cabeza ambas ayudará mucho a entender la tercera entrega (que espero no sea en dos años).

León Foucault fue un físico francés, que además de su archifamoso péndulo midió la velocidad de la luz entre otros trabajos. El péndulo lo utilizó en 1851 para demostrar que la tierra rotaba, a esas alturas, ya nadie necesitaba la demostración puesto que de sobra era conocido, pero su demostración sirvió para llenar los museos de ciencia con un artilugio de lo más espectacular.

¿Qué es un péndulo de Foucault? Según wikipedia es "un péndulo de Foucault es un péndulo esférico que puede oscilar libremente en cualquier plano vertical y capaz de oscilar durante mucho tiempo (horas)." Para el que nunca haya visto uno es un péndulo que cuelga de un único punto, no de un eje como el de los relojes de pared, un mal péndulo de este tipo sería una bola colgada de una cuerda que pende de nuestros dedos. Cuando está bien construido, estos péndulos se mantienen en movimiento durante muchas horas y aparentemente el péndulo gira para observar este giro aparente se suelen colocar barras metálicas en el suelo en forma de círculoque el péndulo va tumbando según va girando. El vídeo muestra un péndulo de Foucault en Valencia tirando una de estas barritas metálicas.

¿Pero por qué digo que aparentemente gira? Pues porque lo que gira es la tierra. Si fuese posible observar desde fuera de la tierra uno de estos péndulos se vería que el péndulo se mueve siempre en el mismo plano, mientras que la tierra gira, y que el cambio de posición del péndulo cuando la tierra gira hace que observado desde dentro de la tierra y por lo tanto sin referencia de que estemos girando, tal y como nos ocurre con el sol parezca que es el péndulo el que da vueltas y no que oscile en el mismo plano fijo mientras nosotros giramos con la tierra.

Lo bueno de esta construcción es que es tremendamente intuitiva y no se necesita ni una sola fórmula para comprender el funcionamiento. Imaginemos que colgamos uno de estos péndulos justo sobre el polo norte en un espacio cerrado sin viento ni otros factores externos y le damos impulso con cuidado para que oscile en un único plano, puesto que efectivamente podríamos darle el impulso para que hiciese círculos. La única fuerza que actúa sobre el péndulo, y por lo tanto la única que puede hacer cambiar la dirección del movimiento según la segunda ley de Newton, y esta fuerza actúa hacia abajo y es la que produce la oscilación, pero en ningún caso será capaz de mover la bola hacia un lado u otro, es decir, el péndulo oscilará en el mismo plano todo el tiempo si lo observamos desde fuera. Pero si lo observamos desde dentro parece que da una vuelta cada ¡24 horas! curiosa coincidencia temporal ¿no?. Esta animación "open source" muestra muy bien qué es lo que ha ocurrido.

Esto es lo que ocurriría en el polo norte, pinchad para ver.

Ahora imaginarse lo que ocurre en una latitud distinta es un poco más complicado pero esta otra animación lo explica de manera fenomenal, en esta animación mantienen a la tierra quieta y hacen girar al péndulo a su alrededor. Así se ve que en latitud 30º tardaría dos días en dar una vuelta complete alrededor de un círculo el péndulo:

Vueltas y vueltas el mundo dando vueltas. Odiaba ese final de Bola de Dragón.

Finalmente en el ecuador, el péndulo no girará aparentemente:

Espero que a nadie se le ocurra poner un péndulo de Foucault en Quito...

¿Y esto qué tiene que ver con Coriolis y su efecto? Más en la próxima entrega.