JEAN BERNARD LEON FOUCAULT Y EL PENDULO

Físico y óptico francés, nacido en París , cuyas contribuciones a la astronomía, en diversos campos de investigación, han sido determinantes para la historia y el avance de esta ciencia.

Debido a su precaria salud cuando era niño, desarrolló una timidez que ya no le abandonaría en su toda su vida. Aunque no fue brillante en sus estudios, destacó siempre por sus habilidades manuales. Una vez conseguido el título de bachiller, hizo estudios de medicina, con especial interés por las técnicas de microscopía; sin embargo, nunca ejerció su profesión, sino que prefirió volcarse en la física y la química, concretamente en las técnicas de preparación de microscopios médicos. Cuando supo del descubrimiento de Daguerre, la fotografía, se mostró muy interesado, especialmente por su aplicación a sus investigaciones. Así, construyó algunos aparatos y también perfeccionó los de Daguerre, lo que le permitió lograr las primeras fotografías de preparaciones a través del microscopio.

Preocupado por la calidad de luz que se empleaba en el microscopio, aprovechó los recientes descubrimientos de Grove y Mutse en la fabricación de pilas eléctricas y construyó un arco eléctrico que producía una luz blanca y brillante, de calidad muy superior a las lámparas de gas de la época. Para esto, desarrolló un mecanismo que ajustaba automáticamente la distante entre los carbones del arco con el fin de obtener una mayor estabilidad de la luz. También se interesó por la cuestión de la velocidad de la luz -afán que compartía con otros grandes cerebros de la época-, así que construyó un aparato que comparaba la velocidad de propagación de la luz con la del agua, mediante el cual pudo demostrar que en este elemento la luz se propagaba más despacio. Colaboró con Fizeau en el experimento de la rueda dentada, lo que le permitió medir la velocidad de la luz desde parámetros terrestres. En 1845 fue editor del Journal de Débats.

Años más tarde, demostró la rotación de la Tierra mediante un péndulo de oscilación (péndulo de Foucault). Basándose en el principio de que una masa oscilante tiende a mantener inmutable su plano de oscilación, Foucault suspendió un alambre de acero de 67 metros de largo en una cúpula en el interior del Pantheón de París. En la extremidad inferior del alambre había colocado una esfera de acero, con una punta que trazaba, en cada oscilación, surcos sobre una capa de arena colocada en el pavimento. Si la Tierra girase alrededor de su propio eje, decía Foucault, la dirección de los surcos trazados cada vez, debería cambiar con el transcurrir de las horas. Su cálculo se mostró exacto y el movimiento rotatorio de nuestro planeta fue, por primera vez, demostrado de manera experimental.

Se dice que el invento del péndulo de Foucault es un producto de la casualidad. Cuando en 1848, León Foucault trabajaba en su taller intentando acoplar una pesada barra metálica a un torno, mientras era sostenida mediante un cable de acero, Foucault reparó en una curiosa propiedad. El conjunto del cable más la barra formaba un péndulo, que oscilaba en un plano vertical el cual permanecía invariable (aparentemente invariable en intervalos de tiempo de unos minutos). Foucault observó que este plano se mantenía incluso rotando el sistema de sustentación del cable, lo que marcaba una diferencia entre el sistema tierra y el sistema que giraba con el sistema de sustentación: para el primero se conservaba el plano de oscilación del péndulo y para el segundo, no.

La experiencia parecía indicar que el plano de oscilación sólo se conservaría para sistemas de referencia inerciales, lo cual predecía que, dado que la tierra también gira (lentamente), podría detectarse el cambio del plano de oscilación de un péndulo respecto a la tierra, si se proveen las condiciones necesarias de observación.

Foucault construyó sucesivamente dos péndulos: uno de dos metros en su taller y posteriormente uno de once metros en el Observatorio de París, observando una rotación en sentido horario del plano de oscilación. Entonces, se le encargó la construcción de algo más espectacular para la Exposición Universal de París. Foucault montó un péndulo de 67 metros en el Panteón de París (también conocido como Iglesia de Santa Genoveva). Usó una bala de cañón de 28 Kg a la que soldó una fina punta metálica. Suspendió el péndulo de la cúpula y esparció una capa de arena en el suelo, para que la punta marcara la posición del péndulo de una manera trazable. Protegió con una barandilla circular una zona de unos cinco metros de diámetro en la que llevar a cabo las oscilaciones, y puso en marcha una serie de demostraciones públicas. En ellas, el péndulo era separado de la posición inferior y retenido mediante una cuerda, que le impedía caer. Al comienzo de la demostración, se prendía la cuerda, que cuando se había quemado lo suficiente se rompía, iniciando la oscilación del péndulo. Al cabo de unos minutos, se podía percibir el progresivo regruesamiento de la traza de la punta del péndulo sobre la arena. Pasadas horas, la anchura del sector circular era de unas decenas de grados.

El éxito de este experimento, llevó a Foucault a idear otros similares, como el del giróscopo, que también originó una demostración pública en 1860 (aunque sin el éxito o la espectacularidad del péndulo).

Foucault puso en movimiento un péndulo que pesaba 28 kilos y medía 67 metros de largo, y registró que el nivel de oscilación del péndulo giraba lenta pero continuamente en dirección de la marcha del reloj. La causa de este giro es, según los físicos, la Fuerza de Coriolis, que lleva el nombre del físico francés G.G. Coriolis, 1792-1843), también llamada aceleración angular. Resulta del movimiento de giro del globo terrestre y provoca una desviación de las masas hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur. Además, las corrientes del aire y del mar globales están sometidas a la influencia de esta misma fuerza.

El experimento de Foucault permitió demostrar el movimiento rotatorio de la tierra. Un péndulo cuyo punto de sujeción le permite oscilar libremente en cualquier dirección es usado para repetir el experimento que el físico francés Foucault realizó por primera vez en público en París en 1851.

El péndulo consiste en una masa sostenida por un cable, que se mantiene en movimiento. Al estar bajo estas condiciones (ver gráficos), el plano de oscilación gira lentamente respecto a una línea trazada en la tierra, aun cuando la tensión del alambre que soporta a la masa y fuerza gravitacional sobre ella, se encuentran en un plano vertical.

GRAFICO 1

                                            

1.- Movimiento del plano pendular (en el sentido de las agujas del reloj).

2.- Desplazamiento del plano de oscilación debido a la rotación de la Tierra.

3-. Movimiento de rotación de la Tierra (en el sentido contrario a las agujas del reloj).

GRAFICO 2

                                                 

El periodo de oscilación es menor en los polos, en donde giraría una vuelta completa cada 24 horas, mientras que en el ecuador el plano de oscilación no experimentaría ningún sentido de rotación.

Con todo, su mayor contribución a la observación astronómica consiste, sin lugar a dudas, en la invención del método para construir espejos parabólicos, con el que abrió así el camino al desarrollo de los modernos telescopios de reflexión. Otro de los trabajos más interesantes de Foucault fue la invención del giroscopio ; también fue el primero en introducir, en el año 1857, una superficie reflectora de vidrio plateado que sustituía a las metálicas que se habían utilizado hasta entonces en la composición de los telescopios y los habían mejorado sensiblemente. En 1864 fue nombrado miembro de la Royal Society, y al año siguiente de la Académie des Sciences. 

http://www.enciclonet.com/articulo/foucault-jean-bernard-leon/

http://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/12167825/El-giroscopio.html

http://html.rincondelvago.com/pendulo-de-foucault.html