Practica

Julio de 2007
Práctica Especial de Laboratorio 1
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales – U.B.A.

Cálculo de la velocidad angular de la
Tierra mediante el empleo de un
Péndulo de Foucault
Emiliano Cabrera, Mateo Fernández Alonso, Lucila Zárate.
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El siguiente trabajo consiste en determinar la velocidad de rotación denuestro planeta
utilizando un péndulo de Foucault de aproximadamente 27,35 m de longitud.
A través de la medición experimental de los tiempos en los que el plano de oscilación
del péndulo recorre ángulos conocidos, pudo determinarse la velocidad de rotación de
dicho plano, la cual mediante la utilización de un modelo teórico se la relacionó con la
velocidad de rotación de la Tierra.
Introducción:
Elsiguiente trabajo consta de la determinación de la velocidad angular de
rotación de la Tierra mediante la medición de la velocidad aparente del plano de
oscilación de un Péndulo de Foucault.
Un Péndulo de Foucault consiste en un péndulo simple capaz de alcanzar largos
períodos de oscilación. Durante los mismos se evidencia la rotación de la Tierra en el
cambio de orientación del plano deoscilación .*
El trabajo consistirá en medir la velocidad de rotación del plano y relacionarlo
con la velocidad de rotación de la Tierra mediante un modelo teórico.
Tomaremos como base teórica la ecuación (1.1) que relaciona la velocidad
angular

ϖt =
*

ϖp
Sin(φ )

(1.1)

* A Direct Treatment of the Foucault Pendulum, Noble William, Acadia University, Wolfville, Nova
Scotia. American Journal of Physics,Volume 20, Issue 6, pp. 334-336 (1952).

de la Tierra (ωt) con la velocidad angular aparente del plano de oscilación del Péndulo
(ωp) mediante el seno de la latitud del lugar (Φ).
Descripción experimental:
Se trabajó con el Péndulo de Foucault de la Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales de la Universidad de Buenos Aires (34º 32’ 30’’ lat S). Se trata de un péndulo
de Foucault que posee unalongitud aproximada de 27,35 m, lo que le permite largos
tiempos de oscilación, con un periodo constante de 10,4s (ver apéndice).
La masa del péndulo consiste en una esfera de acero de 90kg y 30cm de diámetro,
con una aguja de 4 cm de longitud en su parte inferior (Figura 1).

Figura1: esquema de la masa del péndulo
Lo realizado experimentalmente para alcanzar el objetivo propuesto fue medir
concronómetros el tiempo que le toma al plano de oscilación del péndulo barrer
determinados ángulos conocidos. A partir de esta información se calculó la velocidad de
rotación de dicho plano.
Para esto se montó el siguiente dispositivo: en la plataforma sobre la que oscila
el péndulo se colocaron testigos de paso de 1 cm de diámetro en posiciones
determinadas de manera tal que, a medida que el plano deoscilación fuera rotando, la
aguja del péndulo fuera volteándolos. De esta forma, conociendo el ángulo entre los
testigos, se midió el tiempo transcurrido entre la caída de dos testigos consecutivos
(Figura 2).

Figura 2: dispositivo montado
Como primera medida, se verificó que el centro de la plataforma se
correspondiera con la vertical que traza el péndulo en su punto de equilibrio.

El primerdesafío que se presentó fue la determinación de los ángulos donde se
colocarían los testigos. Al estar sujeto a la acción de fuerzas disipativas, el péndulo no
oscila con amplitud constante, sino que con el paso del tiempo va perdiendo energía y
su amplitud disminuye. Se debió entonces encontrar la manera de colocar los testigos
sobre ángulos conocidos, en posiciones tales que el péndulo alcanzara avoltearlos. Otro
de los motivos por los cuales se tuvo especial cuidado en la determinación de dichas
posiciones fue que su distancia al centro de la plataforma influiría sobre las incertezas
de la medición (ver “determinación de incertezas”).
Lo que se hizo entonces fue colocar los pitutos a distancias cada vez más
cercanas al centro de la plataforma. Dichas distancias fueron medidas mediante...