Si hacemos girar la plataforma
mientras el péndulo está oscilando, vemos que el plano de las oscilaciones
permanece inalterado con respecto a un observador inercial. Este efecto se debe
a la inercia de la masa pendular. Puesto que las dos fuerzas que actúan sobre
ella (su peso y la tensión del hilo) están contenidas en el plano de las oscilaciones,
éstas, una vez iniciadas, tendrán lugar siempre en un mismo plano. Por el
contrario, el plano de las oscilaciones no permanecerá inalterado para un
observador situado sobre la plataforma giratoria, que será, un observador no
inercial para quien el plano de las oscilaciones efectuará una precesión
alrededor del eje vertical (eje de rotación) en sentido contrario al de giro de
la plataforma y con la misma celeridad angular (de precesión).
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| Esquema de un dispositivo para ilustrar el
fundamento del péndulo de Foucault |
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| Animación del péndulo de Foucault |
Esta
propiedad de la inalterabilidad del plano de las oscilaciones del péndulo fue
utilizada por Foucault para comprobar el movimiento de rotación de la Tierra en torno a su eje y
demostrar que la Tierra
no constituye una referencial inercial. Realizó públicamente su experiencia en
1851, bajo la cúpula del Panteón
de París, utilizando una masa de 28
kg suspendida de un hilo de 70 m de longitud. El periodo de
un péndulo de esa longitud es de unos 17 s. La suspensión del extremo superior
del hilo permitía al péndulo oscilar con igual libertad en todas las
direcciones. Alrededor del punto del suelo que estaba directamente debajo del
punto de suspensión se dispuso una balsa circular, llena de arena, de unos 3 m de radio, de modo que una
aguja metálica colocada en la parte inferior de la masa pendular barría la
arena en cada oscilación. Se vio con toda claridad que, en oscilaciones
sucesivas, el plano de oscilación del péndulo rotaba en el sentido de las
agujas del reloj. En una hora el plano de oscilación del péndulo giraba unos
11°, y la circunferencia se completaba en algo más de 32 horas.
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| Péndulo de Foucault oscilando en el hemisferio sur |
Si la
experiencia se hubiera realizado en el Polo
Norte el plano de
oscilación del péndulo permanecería fijo en un referencial inercial, mientras
que la Tierra
giraría bajo el péndulo a razón de una vuelta cada 24 horas. Por el contrario,
un observador situado "sobre" la Tierra vería girar el plano de oscilación del péndulo
en sentido contrario al de la rotación terrestre, dando una vuelta cada 24
horas.
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Ilustración explicativa del experimento del
péndulo
de foucalt en el Polo Norte |
Cuando nos situamos en un lugar de la Tierra de latitud
geográfica λ La situación es
más difícil de analizar. Entonces, el tiempo empleado por el plano de oscilación
del péndulo para girar 360° es mayor del necesario en el Polo.
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| Movimiento de rotación de la Tierra debajo del péndulo
de Foucault |
