Un péndulo para demostrar que giramos

Hace no mucho me realizaron una petición para el blog y me pareció un tema muy interesante.

Hay personajes en la historia que no se les conoce como debiera y uno de ellos es Jean Bernard Leon Foucault. Todo un inventor y lo mejor, un científico capaz de demostrar grandes cosas con materiales que se tienen a la mano.

Foucault nació en 1819 en París, Francia. Físico y curioso dedicó su vida a demostrar temas no demostrados en su época utilizando la sofisticación de la época y, sobre todo, su ingenio.

Inventó un método mediante espejos rotatorios que le permitieron comprobar la exactitud de los telescopios de la época y nada menos que la velocidad de la luz. El consiguió determinar la velocidad de la luz en 298.000 Km/seg, casi un 0,6% de diferencia con la velocidad medida actualmente. Todo un hito para la época.

Pero su gran momento llegó con su péndulo. Seguro que todos hemos oído sobre el "péndulo de Foucault", ingenio que realizó para demostrar que la tierra gira sobre si misma.

El experimento se realizó el 26 de marzo de 1851 en la cúpula del Observatorio de París colgando del mismo mediante un cable de 67 metros de largo una bala de cañón de 27 kilos con un saliente en la parte inferior que iba marcando una capa de arena puesta en el suelo. Lo lógico es que la línea que el péndulo hubiera marcado en la arena fuera siempre la misma, pero... eso sólo sería si la tierra no girara.

El movimiento del péndulo iba desplazándose dos milímetros en cada batida y completó un círculo en 32 horas. Debió ser espectacular: un péndulo de 67 metros de altura y que tardaba 17 segundos en cada oscilación y que poco a poco iba dejando un rastro bastante extraño en el suelo.

Le explicación del funcionamiento es conceptualmente sencilla, pero te la tienen que contar. Se parte de una base: un punto no puede girar, precisamente, porque es un punto. En ese caso, si ponemos un péndulo en un tiovivo, el tiovivo giraría, pero el péndulo que está colgado de él, no, ya que cuelga de un punto y los puntos no giran. Entonces en cada oscilación, el péndulo pasaría por un punto diferente del tiovivo, no porque el péndulo se desplazara, sino porque el que lo hace es el tiovivo.

Pues bien, la tierra es un tiovivo que gira a razón de una vuelta cada 24 horas. Si ponemos el péndulo en el eje de rotación (los polos) el concepto del péndulo de Foucault, sería algo muy claro y fácil de demostrar que la tierra gira.

Sin embargo, ni París está en un polo ni tardó 24 horas, sino 32. ¿Y cómo pudo funcionar?, Pues funciona porque no estaba colgado del eje de rotación de la tierra sino de la vertical de la tierra. Pero si imaginamos una esfera por tierra, el eje en París está inclinado frente al eje de la tierra en un ángulo que se conoce como la latitud en ese punto, sí lo de longitud y latitud. Considerando que el efecto de rotación se comporta como un vector vertical en sentido del eje de rotación, el vector se proyecta sobre cualquier eje en la tierra "reduciendo" su magnitud en un factor equivalente al seno de la latitud de ese punto. Qué quiere decir esto, pues que cuanto más cercano al ecuador, menos sería esta componente (más tardaría el giro) y en el ecuador sería exactamente nula (menos mal que París no estaba en el ecuador, que si no hubiera sido un experimento no válido).

Es cierto que la Tierra no es exactamente esférica, pero hay tan poca diferencia que el resultado es aproximadamente válido. De hecho, como París está a 49 grados latitud norte, el seno de 49º es 0,75 y por tanto el giro tardaría en lugar de 1/24, 0,75/24, que resulta aproximadamente 32 días, justo lo que midió el experimento. La duración del péndulo de Foucault se ha utilizado después para medir la latitud sin necesidad de cálculos astronómicos.

Foucault siguió inventando cosas, algunas muy útiles y muy usadas, como el giroscopio y hasta la Royal Society de Londres lo hizo miembro en 1864, todo un honor para alguien que no debe ser olvidado.