¿Por qué se balancea un péndulo?

Escrito por joan reinbold | Traducido por natalia navarro
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¿Por qué se balancea un péndulo?
¿Por qué se balancea un péndulo? (spinning pendulum image by jimcox40 from Fotolia.com)

Galileo Galilei (1564-1642) fue el primero en estudiar por qué se balancea un péndulo. Su trabajo fue el comienzo del uso de medidas para explicar las fuerzas fundamentales. Christiaan Huygens hizo uso de la regularidad del péndulo para construir el reloj de péndulo en 1656, que proporcionaba una precisión que hasta entonces no se había conseguido. Este nuevo dispositivo era preciso hasta 15 segundos al día. Sir Isaac Newton (1642-1727) hizo uso de este trabajo temprano mientras desarrollaba las leyes del movimiento. El trabajo de Newton llevó a desarrollos posteriores, como el sismógrafo para medir terremotos.

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Características

Los péndulos se pueden usar para demostrar que la Tierra es redonda. Los péndulos se balancean con un patrón fiable y operan con la fuerza invisible de la gravedad, que varía dependiendo de la altitud. Si el péndulo está directamente sobre el Polo Norte, el patrón de movimiento parece cambiar en un marco temporal de 24 horas, pero no es así. La Tierra rota mientras el péndulo sigue en el mismo plano de movimiento. Hay diferentes formas de construir péndulos que cambian el modo en que se balancean. Aun así, la física básica detrás de su funcionamiento siempre es la misma.

Estructura

Se puede hacer un simple péndulo con una cuerda y un peso colgando de un único punto. Se puede usar otro material para la cuerda, como una barra o un alambre. El peso, que se llama contrapeso, puede ser cualquiera. El experimento de Galileo de tirar dos bolas de cañón de diferentes pesos ilustra esto. Los objetos de diferente masa se aceleran bajo la fuerza de la gravedad al mismo nivel.

Función

La ciencia detrás del péndulo se explica a través de las fuerzas de la gravedad y la inercia. La gravedad de la Tierra atrae al péndulo. Cuando este cuelga parado, el alambre y el peso están rectos en un ángulo de 90 grados con la Tierra, mientras la gravedad tira de la cuerda y el peso a la Tierra. La inercia causa que el péndulo siga en descanso a menos que una fuerza cause que se mueva. Cuando el alambre y el peso se mueven rectos, están actuando bajo la inercia. Esto significa que dado que el péndulo está ahora en movimiento, se sigue moviendo, a menos que haya una fuerza que actúe para pararlo. La gravedad actúa en el péndulo mientras se mueve. La fuerza de movimiento disminuye mientras la fuerza de la gravedad actúa en el péndulo. Este se raleentiza y después vuelve al punto inicial. Esta fuerza de balanceo de vaivén continúa hasta que la fuerza que comenzó el movimiento no sea más fuerte que la gravedad, y después el péndulo vuelve a descansar. La gravedad no tira del péndulo hacia atrás para volver al punto inicial por el mismo camino. La fuerza de la gravedad tira del péndulo hacia abajo, a la Tierra. Otras fuerzas actúan en oposición al péndulo en movimiento. Estas son la resistencia del aire (fricción en el aire), la presión atmosférica (una atmósfera al nivel del mar, que disminuye a altitudes mayores) y la fricción donde la parte superior del alambre está conectada.

Consideraciones

Newton escribió en 1667, en Principia Mathematica, que debido a que la Tierra es elíptica, la gravedad ejerce un nivel diferente de influencia a diferentes latitudes.

Errores

Cuando estudió el péndulo, Galileo descubrió que se balancearía de forma regular. Su balanceo, llamado periodo, se podría medir. La longitud del alambre en general no cambiaba el periodo del péndulo. Sin embargo, después, cuando se desarrollaron dispositivos mecánicos, como el reloj de péndulo, se descubrió que la longitud del péndulo cambia el periodo. Los cambios de temperatura dan como resultado un ligero cambio en la longitud de la barra, con un ligero cambio en el periodo.

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