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Astronomia - Espacio Profundo
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javier ar.

Sobre el Péndulo de Foucalt

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javier ar.

Estaba viendo este interesante video sobre el péndulo de Foucalt y me surgió una duda acerca de por qué el péndulo cambia su plano de oscilación con la rotación de la tierra. ¿Cómo es posible que estando dentro de nuestra atmósfera, afectado por la gravedad, tenga un movimiento independiente al de la rotación de la tierra? O dicho de otra manera, cómo es que se mueve independientemente de nuestra perspectiva, que también fue rotando?

 

 

 

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javierinconexo

hola javi, 

 creo, desde un lugar intuitivo, que la "pendulación" es sensible a la rotación. es decir, la gravedad, a una persona x ej, ejerce una fuerza en sentido "vertical", y la rotación una fuerza muchisísisisimo menor en sentido "más o menos horizontal" dependiendo el ángulo de esta fuerza con la ubicación de la persona en el globo terrestre,  pero es de una intensidad despreciable. en cambio como el pendulo cuelga y está oscilando en una dirección determinada, se puede notar a lo largo de las horas esa fuerza de rotación.

se entiende lo que quiero trasmitir desde la mera intuición o fue un zig zag alcohóloco?

eso creo. que un físico nos explique sino!

 

slds!

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criswille

Les cuento que se nota en minutos. En el hall de triple altura de nuestras oficinas en el Conicet La Plata colgamos uno de estos péndulos y a la media hora ya se nota como ha cambiado (aparentemente) el ángulo o "realmente" de acuerdo a la posición del edificio. Mañana les pongo fotos. La realidad es que el péndulo oscila siempre en el mismo plano y al girar la tierra se ve su movimiento.

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javier ar.
hace 24 minutos, criswille dijo:

La realidad es que el péndulo oscila siempre en el mismo plano y al girar la tierra se ve su movimiento.

 

Es lo que explica el físico del video con un péndulo imaginario en el polo norte. Lo que no logro explicarme es por qué puede permanecer estático y no rotar con la tierra. 

 

Que interesante lo de la experiencia que comentás, espero las fotos!

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fsr

Wikipedia habla un poco sobre eso: https://es.wikipedia.org/wiki/Péndulo_de_Foucault

 

Según lo interpreto, al estar el pendulo colgado de una cuerda/cable, de un unico punto, no hay realmente ninguna fuerza que actue sobre el pendulo para cambiar la dirección en la cual oscila, aún cuando la tierra y la plataforma donde está anclado el cable esté girando. El pendulo oscila siempre en la misma dirección, lo que gira es la tierra. Nosotros estamos parados sobre la tierra y nos parece que lo que cambia es el pendulo, pero en realidad siempre oscila en el mismo sentido.

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criswille
hace 10 horas, javier ar. dijo:

 

Es lo que explica el físico del video con un péndulo imaginario en el polo norte. Lo que no logro explicarme es por qué puede permanecer estático y no rotar con la tierra. 

 

Que interesante lo de la experiencia que comentás, espero las fotos!

 

Aqui las fotos

 

3.thumb.jpg.538517b69b6b8e479b7b1602bc85c1df.jpg

4.thumb.jpg.d2a9349d2347c949f436b085a47a7cb5.jpg

 

2.thumb.jpg.ea7635bf4a7083612eff2f723aba75b2.jpg

 

La bola del péndulo si mal no recuerdo pesa unos 20 Kg y es de una aleación de bronce y plomo. Cuelga de una cuerda de piano especialmente diseñada y el soporte es bastante sofisticado ya que lleva un sistema de cuchillas que minimiza el rozamiento.

En realidad un buen péndulo debería tener unas 6 veces mas de altura para que funcionara mejor y por períodos mas largos pero éste con solo 12 metros marca el efecto de rotación si bien el original de  Foucault tenía 67 m de altura y 28 de masa.

En un momento pensamos agregarle un sistema de electro imanes que hace que el péndulo oscile sin detenerse pero era ya un sistema mas sofisticado aún y lo dejamos asi ya que lo importante en sí era el edificio a inaugurar.

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c4r4j0
hace 11 horas, javier ar. dijo:

 

Es lo que explica el físico del video con un péndulo imaginario en el polo norte. Lo que no logro explicarme es por qué puede permanecer estático y no rotar con la tierra. 

 

Que interesante lo de la experiencia que comentás, espero las fotos!

si giras con la mano un peso atado al final de una cuerda al estilo de una hélice de avión, tu mano no gira con la cuerda.

Cambia el punto de vista geocéntrico y posiblemente se aclare la escena. Imagina que lo ves, al péndulo, sobre el eje de giro rotacional (aprox el polo) de la tierra, desde donde está el sol.

Te das cuenta que no hay causa para que oscile sobre una línea recta en la superficie de la tierra? El péndulo oscila en un plano perpendicular a la esfera terrestre y la tierra puede enchincharse y hacer cualquier cosa.... jeje... es un modo de decir que también puede seguir rotando como hasta ahora. El péndulo no debería inmutarse, salvo el roce con el aire y otros roces conocidos.

Saludos!

 

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fsr
hace 4 horas, criswille dijo:

En un momento pensamos agregarle un sistema de electro imanes que hace que el péndulo oscile sin detenerse pero era ya un sistema mas sofisticado aún y lo dejamos asi ya que lo importante en sí era el edificio a inaugurar.

Che, perooooo.... el bronce no se pega a los imanes. Lo iban a hacer en otro material, o con la varilla esa roscada que tiene ya era suficiente para mantener el movimiento? Esa tiene pinta de ser de hierro, no?

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criswille

El sistema de electro imanes no va en la bola sinó arriba donde estan las cuchillas que sostienen el cable.

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Leoyasu

Muy bueno Cris, gracias por subirlo!

 

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javier ar.

Sí, buenísimas la fotos!!

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Richard R Richard
hace 23 horas, javier ar. dijo:

Estaba viendo este interesante video sobre el péndulo de Foucalt y me surgió una duda acerca de por qué el péndulo cambia su plano de oscilación con la rotación de la tierra. ¿Cómo es posible que estando dentro de nuestra atmósfera, afectado por la gravedad, tenga un movimiento independiente al de la rotación de la tierra? O dicho de otra manera, cómo es que se mueve independientemente de nuestra perspectiva, que también fue rotando?

 

 

 

Hola javier ar .

La razón por la cual ves cambiar el plano de giro del péndulo, obedece a la conservación del momento lineal, es decir a que el péndulo intenta conservar su cantidad de movimiento, siguiendo lo que explica la primera ley de Newton.

Cuando la tierra gira ese plano cambia desde el punto de vista del observador(sistema de referencia no inercial), a la vez el péndulo es arrastrado por su  anclaje superior y entonces  la dirección del vector gravedad cambia con respecto al vector velocidad de la masa de la esfera del péndulo.(visto esto desde un Sistema de referencia Inercial

 

Algo similar sucede a cualquier objeto que cuelgues en un vehiculo, suponiendo que vas recto, si intentas girar, la masa del péndulo intentará seguir recto , por lo que la veras desplazarse según tu punto de vista dentro del vehiculo en dirección contraria al giro que has hecho. 

 

Un péndulo de Foucault  ubicado en el polo norte o sur de rotación terrestre, sirve de reloj, pues desde del punto de vista de la tierra este hará un giro cada 24 hs, repitiendo el plano cada 12 hs.

En los polos, no hay efecto coriolis y tampoco hay efecto eotvos., que es una consecuencia también de la conservación del movimiento lineal al observar desde sistemas de referencia no inerciales, por lo que no habrá dibujos de combas ni hélices a esas latitudes.

 

Edito..No había visto el video, antes de enviarte la respuesta , pero dice basicamente lo mismo,

 

Es por ello que te dice que la conservación del momento lineal , es independiente, de la rotación de la tierra sobre  su eje, de la rotación de la tierra  con respecto al sol, de la rotación del sol con respecto a la galaxia etc. 

Si la masa del péndulo no estuviera suspendida(atada o vinculada), ni sometida al campo gravitatorio, al impulsarla con una velocidad inicial, la mantendría indefinidamente con la misma dirección y sentido. Luego es la gravedad la  cambia energía potencial por cinetica, y viceversa continuamente, pero el plano de movimiento se conserva.

Editado por Richard R Richard
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fsr
hace 5 horas, criswille dijo:

El sistema de electro imanes no va en la bola sinó arriba donde estan las cuchillas que sostienen el cable.

Ah, con razón! Que es un electroimán que atrae al cable 1 vez por rotación para compensar las pérdidas? Imagino que debe ser muy crítica la precisión de todo eso, para que no altere el movimiento del pendulo, no?

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javier ar.
hace 2 horas, Richard R Richard dijo:

Hola javier ar .

La razón por la cual ves cambiar el plano de giro del péndulo, obedece a la conservación del momento lineal, es decir a que el péndulo intenta conservar su cantidad de movimiento, siguiendo lo que explica la primera ley de Newton.

Cuando la tierra gira ese plano cambia desde el punto de vista del observador(sistema de referencia no inercial), a la vez el péndulo es arrastrado por su  anclaje superior y entonces  la dirección del vector gravedad cambia con respecto al vector velocidad de la masa de la esfera del péndulo.(visto esto desde un Sistema de referencia Inercial

 

Algo similar sucede a cualquier objeto que cuelgues en un vehiculo, suponiendo que vas recto, si intentas girar, la masa del péndulo intentará seguir recto , por lo que la veras desplazarse según tu punto de vista dentro del vehiculo en dirección contraria al giro que has hecho. 

 

Un péndulo de Foucault  ubicado en el polo norte o sur de rotación terrestre, sirve de reloj, pues desde del punto de vista de la tierra este hará un giro cada 24 hs, repitiendo el plano cada 12 hs.

En los polos, no hay efecto coriolis y tampoco hay efecto eotvos., que es una consecuencia también de la conservación del movimiento lineal al observar desde sistemas de referencia no inerciales, por lo que no habrá dibujos de combas ni hélices a esas latitudes.

 

Edito..No había visto el video, antes de enviarte la respuesta , pero dice basicamente lo mismo,

 

Es por ello que te dice que la conservación del momento lineal , es independiente, de la rotación de la tierra sobre  su eje, de la rotación de la tierra  con respecto al sol, de la rotación del sol con respecto a la galaxia etc. 

Si la masa del péndulo no estuviera suspendida(atada o vinculada), ni sometida al campo gravitatorio, al impulsarla con una velocidad inicial, la mantendría indefinidamente con la misma dirección y sentido. Luego es la gravedad la  cambia energía potencial por cinetica, y viceversa continuamente, pero el plano de movimiento se conserva.

 

Gracias por tu detallada explicación!

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Richard R Richard
hace 10 horas, fsr dijo:

Ah, con razón! Que es un electroimán que atrae al cable 1 vez por rotación para compensar las pérdidas? Imagino que debe ser muy crítica la precisión de todo eso, para que no altere el movimiento del pendulo, no?

Llevas razón, el impulso debe ser sincronizado con el plano de impulso inicial, y ajustarse en 1/365.25° diarios , y quizá ajustar alguna vez el plano galáctico, pues ahora hay datos fiables de la desviación angular con respecto al centro galáctico, mas info divulgativa en http://amp.europapress.es/ciencia/astronomia/noticia-determina-velocidad-sol-distancia-centro-galactico-20170215145407.html

 

Si no hay sincronía , el dibujo resultante es carente de sentido físico.

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lgv

Para los que viven en CABA, en la facultad de Ingeniería de la UBA que está en la Av. Las Heras (La que parece una iglesia) Había un péndulo de Foucalt colgado apenas entrás del lado derecho.

 

Igual esto hace... como una década atrás ? (Ni idea si sigue estando)

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Richard R Richard
hace 13 horas, lgv dijo:

Para los que viven en CABA, en la facultad de Ingeniería de la UBA que está en la Av. Las Heras (La que parece una iglesia) Había un péndulo de Foucalt colgado apenas entrás del lado derecho.

 

Igual esto hace... como una década atrás ? (Ni idea si sigue estando)

Yo me recibí en  1996 y estaba alli en el hall central mientas festejaba ,

 

 

Recuerdo  que de vez en cuando lo movíamos a la pasada, pero más de 1 hora no oscilaba, igual se veía el cambio de ángulo en unos  15 minutos...

Editado por Richard R Richard
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