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Construir un Péndulo de Foucault — Demostrar la Rotación de la Tierra con un Peso Oscilante
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30. mayo 2026IS
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Construir un Péndulo de Foucault — Demostrar la Rotación de la Tierra con un Peso Oscilante

El 3 de febrero de 1851, el físico francés Léon Foucault colgó una bola de latón de 28 kilogramos de un alambre de 67 metros debajo de la cúpula del Panteón en París y la hizo oscilar. A lo largo de las horas, el plano de oscilación del péndulo giró lentamente en el sentido de las agujas del reloj, no porque alguna fuerza lo empujara lateralmente, sino porque la propia Tierra giraba debajo de él. El plano de oscilación del péndulo permanece fijo en el espacio (según la primera ley de Newton), mientras el suelo gira debajo. En el Polo Norte, el suelo completaría una rotación completa de 360 grados en 24 horas; en latitudes más bajas, la velocidad es más lenta, proporcional al seno de la latitud. La demostración de Foucault fue la primera prueba directa y visual de que la Tierra gira, algo que se había aceptado teóricamente durante mucho tiempo pero nunca se había observado en un laboratorio. El experimento causó sensación: Napoleón III ordenó una repetición en el Panteón, y en cuestión de meses los péndulos de Foucault oscilaban en edificios públicos en toda Europa. Este plano construye un péndulo de Foucault funcional con una bola pesada en un alambre largo, un pivote de bajo rozamiento y un anillo de referencia graduado, capaz de demostrar la rotación de la Tierra durante varias horas.

Intermedio
5-10 horas

Instrucciones

1

Comprender el Principio del Péndulo de Foucault

Un péndulo que oscila libremente mantiene su plano de oscilación en el espacio, esto es una consecuencia de la primera ley de movimiento de Newton. Si el péndulo se suspende sobre una superficie giratoria (la Tierra), la superficie gira debajo del péndulo mientras el plano de oscilación permanece fijo. Para un observador de pie en la Tierra giratoria, parece que la dirección de oscilación del péndulo gira lentamente. En el Polo Norte, el plano del péndulo parece girar 360 grados en el sentido de las agujas del reloj en 23 horas 56 minutos (un día sidéreo). En otras latitudes, la velocidad de rotación es 360 × sen(latitud) grados por día.
2

Seleccionar Ubicación y Punto de Anclaje

El péndulo de Foucault requiere el alambre más largo posible para resultados confiables: cuanto más largo sea el péndulo, más largo será su período de oscilación, más lentamente perderá energía y más claramente será visible la rotación. Una longitud práctica mínima es de aproximadamente 5 metros; 10–20 metros es mucho mejor. Encuentre un punto de anclaje alto: un pozo de escalera, una viga de ático, una viga de granero, un árbol alto o el techo de un edificio de varios pisos. El anclaje debe ser completamente rígido: cualquier oscilación o vibración en el soporte superará la rotación sutil de Foucault.
3

Construir el Montaje del Pivote

El pivote es el componente más crítico. Un péndulo de Foucault debe oscilar libremente en cualquier dirección, por lo que el pivote no debe restringir el plano de oscilación. Una junta universal simple (dos bisagras perpendiculares) o un pivote de un solo punto funciona bien. El pivote más simple y efectivo es un alambre de acero delgado (alambre de piano, aproximadamente 0,5–1 mm de diámetro) sujeto firmemente en la parte superior: el alambre delgado se dobla libremente en todas direcciones sin introducir un plano preferido. El alambre debe estar sujeto en una abrazadera rígida atornillada firmemente a la viga del techo.
4

Preparar la Bola del Péndulo

La bola debe ser lo más pesada posible: Foucault usó 28 kg. Una bola más pesada resiste mejor la resistencia del aire y oscila más tiempo. Use un material denso: un peso grande de plomo o latón, un contenedor lleno de arena o una lata llena de concreto. La bola debe ser simétrica alrededor del eje del alambre: cualquier asimetría causa que el péndulo precese de maneras que imitan o enmascaran la rotación de Foucault. Una esfera o un cilindro simétrico funciona mejor. Adjunte el alambre exactamente al centro superior de la bola.

Materiales para este paso:

Pendulum BobPendulum Bob1 pieza
5

Sujetar el Alambre

Use alambre de piano de acero o cable de acero delgado para el alambre del péndulo. El alambre debe ser lo suficientemente fuerte para soportar el peso de la bola con un margen de seguridad grande (al menos 10x), lo suficientemente delgado para flexionarse libremente en el pivote y lo suficientemente rígido para no retorcerse. Para una bola de 5–10 kg, el alambre de piano de 0,5–1 mm es suficiente. Sujete firmemente el extremo superior en el pivote. Adjunte el extremo inferior a la bola usando un pequeño perno de ojo o un agujero perforado a través de la parte superior de la bola, asegurándose de que la conexión esté perfectamente centrada y el alambre cuelgue exactamente vertical cuando la bola está en reposo.

Materiales para este paso:

CordageCordage5 metros
6

Construir el Anillo de Referencia

En el suelo debajo del péndulo, coloque un anillo de referencia circular que muestre la dirección de oscilación del péndulo. Un anillo de aproximadamente 1–2 metros de diámetro funciona bien. Marque el anillo con graduaciones de grados cada 5 o 10 grados (0–360). Puede usar una hoja grande de papel o cartón, un círculo pintado en el piso o un anillo de pequeños marcadores. El centro del anillo debe estar directamente debajo del punto de pivote. Marque el norte verdadero en el anillo usando una brújula.

Materiales para este paso:

Hardwood BlockHardwood Block1 pieza

Herramientas necesarias:

ProtractorProtractor
Measuring RulerMeasuring Ruler
7

Lanzar el Péndulo Correctamente

La técnica de lanzamiento es crítica: el péndulo debe oscilar en un solo plano, no en una elipse. Cualquier movimiento lateral hace que la bola trace una trayectoria elíptica, y la elipse precesa independientemente del efecto de Foucault, lo que confunde la medición. Para lanzar limpiamente: tire de la bola hacia un lado usando una cuerda tensa atada a un punto fijo, manténgala inmóvil hasta que toda oscilación se detenga, luego queme la cuerda con una cerilla o vela (o córtela bruscamente). Esto libera la bola sin empuje lateral alguno. El propio Foucault utilizó esta técnica de quemar cuerda.
8

Observar y Registrar la Rotación

Después del lanzamiento, observe la dirección de oscilación relativa al anillo de referencia. Registre la dirección de oscilación cada 15–30 minutos. A una latitud de 50 grados norte, el plano de oscilación gira aproximadamente 11,5 grados por hora en el sentido de las agujas del reloj (360 × sen(50 °) / 24 = 11,49 grados por hora). Después de una hora, la dirección de oscilación debe haberse desplazado aproximadamente 11 grados; después de tres horas, aproximadamente 34 grados. La rotación es lenta y constante: esto es la Tierra girando debajo del péndulo.
9

Solucionar Problemas Comunes

Si el péndulo traza una elipse en lugar de una línea recta, el lanzamiento fue impuro: reinicie con la técnica de quemar cuerda. Si el plano de oscilación gira mucho más rápido o más lento de lo previsto, verifique la asimetría en la bola (que causa precesión mecánica), fricción o restricción en el pivote (que fuerza un plano de oscilación preferido) o corrientes de aire (que empujan la bola lateralmente). Una habitación con corrientes de aire o una puerta abierta puede producir rotación aparente mucho más rápida que el efecto de Foucault. Proteja el péndulo de las corrientes de aire y asegúrese de que el pivote sea verdaderamente libre.
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Calcular y Verificar la Velocidad de Rotación

La velocidad de rotación teórica es: grados por hora = 15 × sen(latitud). En el ecuador (0°), el péndulo no gira en absoluto. A 30° de latitud, gira a 7,5°/hora. A 45°, gira a 10,6°/hora. A 90° (el polo), gira a 15°/hora (una rotación completa por día sidéreo). Compare su velocidad de rotación observada con la velocidad predicha para su latitud. Si coinciden dentro de unos pocos por ciento, ha demostrado exitosamente lo que Foucault probó en 1851: la prueba más elegante y directa de la rotación de la Tierra jamás ideada, que requiere solo un peso en un alambre y la paciencia de observarlo oscilar.

Materiales

3

Herramientas requeridas

2

Materiales de Blueprints conectados

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