Péndulo

El invento del Péndulo

Péndulo, dispositivo formado por un objeto suspendido de un punto fijo y que oscila de un lado a otro bajo la influencia de la gravedad. Los péndulos se emplean en varios mecanismos, como por ejemplo algunos relojes.

En el péndulo más sencillo, el llamado péndulo simple, puede considerarse que toda la masa del dispositivo está concentrada en un punto del objeto oscilante, y dicho punto sólo se mueve en un plano. El movimiento del péndulo de un reloj se aproxima bastante al de un péndulo simple. El péndulo esférico, en cambio, no está limitado a oscilar en un único plano, por lo que su movimiento es mucho más complejo.

El principio del péndulo fue descubierto por el físico y astrónomo italiano Galileo, quien estableció que el periodo de la oscilación de un péndulo de una longitud dada puede considerarse independiente de su amplitud, es decir, de la distancia máxima que se aleja el péndulo de la posición de equilibrio. (No obstante, cuando la amplitud es muy grande, el periodo del péndulo sí depende de ella). Galileo indicó las posibles aplicaciones de este fenómeno, llamado isocronismo, en la medida del tiempo. Sin embargo, como el movimiento del péndulo depende de la gravedad, su periodo varía con la localización geográfica, puesto que la gravedad es más o menos intensa según la latitud y la altitud. Por ejemplo, el periodo de un péndulo dado será mayor en una montaña que a nivel del mar. Por eso, un péndulo permite determinar con precisión la aceleración local de la gravedad.

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PÉNDULO COMPENSADO

El péndulo simple resulta adecuado como regulador para medir el tiempo si se mantiene constante la longitud de la varilla. Sin embargo, se comprobó que en invierno los relojes se adelantaban, y en verano se atrasaban, debido a la contracción o dilatación de la varilla metálica a causa del frío y el calor. Esto llevó a introducir un perfeccionamiento para mantener una longitud uniforme (y, por consiguiente, un periodo uniforme) mediante el uso de péndulos compensados. Los principales tipos son el péndulo de mercurio y el péndulo de parrilla. El péndulo de mercurio contiene un cilindro de vidrio casi lleno de mercurio. Cuando el péndulo se dilata hacia abajo por el calor, este cambio se ve compensado por la dilatación hacia arriba del mercurio en el cilindro. El péndulo de parrilla está compuesto por una serie de barras metálicas verticales, por lo general de acero y cobre, con distintas composiciones y, por ende, distintos coeficientes de dilatación térmica. Si se ajustan las longitudes relativas de estas barras, los cambios de temperatura no afectan al periodo del péndulo.

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OTROS PÉNDULOS

Diferentes tipos de instrumentos científicos emplean el péndulo bifilar, el péndulo de Foucault o el péndulo de torsión. Los péndulos bifilares, que emplean dos cuerdas o cables, se han usado para registrar irregularidades en la rotación de la Tierra o detectar terremotos. El péndulo de Foucault se emplea para poner de manifiesto la rotación de la Tierra. Se llama así en honor del físico francés Léon Foucault, y está formado por una gran masa suspendida de un cable muy largo; Foucault empleó una masa de 28 kg atada a un cable de 67 m. Una vez impulsado el péndulo de forma que oscile en un único plano, la rotación de la Tierra hace que el plano de oscilación gire lentamente con respecto al suelo. El efecto es muy pronunciado en los polos, donde el péndulo gira una vez cada 24 horas. La velocidad de rotación con respecto al suelo del plano de oscilación del péndulo disminuye a medida que baja la latitud; en el ecuador, el plano de oscilación no gira en absoluto.

Un péndulo de torsión está formado por una masa colgada de un cable o una fibra similar, pero a diferencia de un péndulo normal su oscilación consiste en que el peso gire alternativamente en un sentido y en otro alrededor del eje que pasa por el centro del cable, torciendo y destorciendo éste. Aunque no es un péndulo en sentido estricto, puesto que las oscilaciones no se deben a la fuerza de la gravedad, las fórmulas matemáticas que describen su movimiento son similares a las de un péndulo simple (véase Torsión; Balanza de torsión)