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Articulo de referencia

El giroscopio de Foucault

Giroscopio diseñado por Léon Foucault en 1852. Réplica construida por Dumoulin-Froment para la Exposición Universal de 1867. Museo del Conservatorio Nacional de Artes y Oficios ...

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Giroscopio diseñado por Léon Foucault en 1852. Réplica construida por Dumoulin-Froment para la Exposición Universal de 1867. Museo del Conservatorio Nacional de Artes y Oficios , París.

El giroscopio de Foucault fue un giroscopio creado por el físico francés Léon Foucault en 1852, concebido como un experimento de seguimiento de su péndulo para demostrar aún más la rotación de la Tierra . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Foucault consideró que los resultados de su famoso experimento del péndulo habían sido malinterpretados. Por ello, se propuso crear un aparato con un cuerpo suspendido libremente por su centro de gravedad y que girara alrededor de uno de sus ejes principales, lo que permitiría estudiar un plano con estabilidad direccional absoluta. [ 5 ] La precisión mecánica del giroscopio de Foucault permitió demostrarlo claramente a la comunidad científica, y el giroscopio se convirtió en un instrumento de gran popularidad. [ 6 ]

Diseño

Junto con Paul-Gustave Froment , Foucault construyó un aparato en el que el cardán interior se equilibraba sobre cojinetes de filo de cuchillo en el cardán exterior, y este último estaba suspendido por un hilo fino y sin torsión, de tal manera que el punto de pivote inferior prácticamente no soportaba peso. [ 7 ]

El giroscopio se hizo girar a 9000-12000 revoluciones por minuto mediante un sistema de engranajes antes de colocarlo en su posición, tiempo suficiente para equilibrarlo y realizar 10 minutos de experimentación. El instrumento podía observarse con un microscopio que mostraba una escala de décimas de grado o mediante un puntero largo. [ 5 ]

Publicaciones

Foucault publicó dos artículos en 1852: uno sobre astronomía, donde la masa puede moverse libremente sobre los tres ejes ( Sobre una nueva demostración experimental del movimiento de la Tierra, basada en la fijeza del plano de rotación ) [ 8 ] , y otro sobre mecánica, donde la masa puede moverse libremente sobre solo dos ejes ( Sobre los fenómenos de orientación de los cuerpos giratorios impulsados ​​por un eje fijo en la superficie terrestre. Nuevos signos sensibles del movimiento diario ) [ 9 ] .

En el artículo sobre mecánica, Foucault explicó que si un eje de rotación se fija en línea con la superficie de la Tierra, los otros dos ejes de rotación tienden en la misma dirección, de forma similar a "una aguja magnética", lo que permite utilizar el instrumento para resaltar una fuerza directora. [ 10 ]

Nomenclatura

Foucault acuñó el nombre giroscopio en la publicación de su experimento de 1852: [ 11 ] [ 12 ]

Este aparato, diseñado especialmente para resaltar y aproximar la desviación de un cuerpo que gira libremente, también puede utilizarse para producir y observar los fenómenos de orientación que acabo de mencionar y describir. Dado que todos estos fenómenos dependen del movimiento de la Tierra y son sus diversas manifestaciones, propongo llamar giroscopio al único instrumento que me ha servido para observarlos .

Copias

Se fabricaron al menos tres copias más del giroscopio de Foucault en prácticas cajas de viaje y demostración, y se conservan ejemplares en el Reino Unido, [ 13 ] Francia, [ 14 ] y Estados Unidos. [ 15 ] El original fue entregado al Collège de France y se perdió. No se conocen fotografías del original, lo que sugiere que se perdió unas décadas después de que el Colegio lo recibiera. [ 16 ]

El giroscopio de Foucault se convirtió en un desafío y una fuente de inspiración para aficionados a la ciencia con talento como David B. Adamson . [ 17 ]

Citas

  • Foucault, León (1852a). "Astronomía: Sur una nueva demostración experimental del movimiento de la Tierra, fondée sur la fixité du plan de rotación" . Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences (en francés). 35 (Semana del lunes 27 de septiembre de 1852). Gauthier-Villars: 421-424.
  • Foucault, León (1852b). "Mécanique: Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un hacha fija en la superficie de la Terre. Nouveaux signes sensibles du mouvement diurne" . Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences (en francés). 35 (Semana del lunes 27 de septiembre de 1852). Gauthier-Villars: 424-427.

Referencias

  1. ↑ Dyer, SA (2004). Wiley Survey of Instrumentation and Measurement . IEEE Press. Wiley. pág. 646. ISBN  978-0-471-22165-4El giroscopio de Foucault , con su estructura suspendida de un ligamento, se considera la forma original del giroscopio que busca el norte.
  2. ↑ Sommeria, Joël (2017). "Foucault y la rotación de la Tierra" . Comptes Rendus Physique . 18 ( 9–10 ). Elsevier BV: 520–525 . Bibcode : 2017CRPhy..18..520S . doi : 10.1016/j.crhy.2017.11.003 . ISSN 1631-0705 . 
  3. ↑ Webster, AG (1922). La dinámica de partículas y de cuerpos rígidos, elásticos y fluidos: Lecciones de física matemática . La dinámica de partículas y de cuerpos rígidos, elásticos y fluidos: Lecciones de física matemática. GE Stechert & Company. pág. 324. El giroscopio de Foucault. Consideremos ahora los célebres experimentos mediante los cuales, por medio de un giroscopio, Foucault demostró la rotación de la Tierra. 
  4. ↑ Tobin, William (2005). "Explorando el tejido del espacio: del giroscopio de Foucault a la sonda gravitacional B" (PDF) . Southern Stars . 44 (3): 12– 14. Bibcode : 2005SouSt..44c..12T . ISSN 0049-1640 . Consultado el 11 de marzo de 2023 . 
  5. ^ Foucault 1852a : "C'est faute d'avoir compris dans son Acceptance véritable la fixité du plan d'oscillation, que beaucoup de personnes se sont fait, de la déviation, une idée inexacte, et ont méconnu sa valeur et son uniformité. Mais, si au plan d'oscillation du pendule on substitue le plan de rotación d'un corps librement suspendu par son center de gravité et tournant autour d'un de ses axes principaux, on a à considérer un plan physiquement défini et qui possède réellement una fixité de direction absolue C'est pour réaliser esta concepción et en obtenir de nouveaux signes de la rotación de la Tierra, que j'ai composé et fait exécuter un. nuevo aparato que je puis mettre dès à présent sous les yeux de l'Académie."
  6. ↑ Bud, R.; Warner, DJ (1998). Instruments of Science: An Historical Encyclopedia . Garland encyclopedias in the history of science. Science Museum, Londres, y National Museum of American History, Smithsonian Institution. p. 132. ISBN  978-0-8153-1561-2.
  7. ^ Foucault 1852a : "Le corps que j'ai choisi de préférence à tout autre pour lui communiquer un mouvement de rotation rapide et durable, est un tore circularire en bronce montado en el interior de un círculo metálico dont un diamètre est figuré par l'axe d'acier qui atraverse le mobile; le diamètre perpendiculaire est représenté par les tranchants deux couteaux implantés dans le même alignement sur le contour extérieur du même círculo. Les couteaux sont dirigés de telle sorte, que les tranchants respectant en bas, le plan du círculo et Paxe du tore y comprens, soient horizontalement situés c'est dans esta posición, et après avoir imprimé au mobile une grande. En primer lugar, cuando introduzca el sistema en un segundo círculo exterior o las cuerdas se encuentran en reposo sobre los planos horizontales, este segundo círculo vertical está suspendido de un hilo sin torsión y guiado en el mismo tiempo por los pivotes que previenen todo movimiento oscilatorio. Si el hacha del tornillo es très-mobile sur ses tourillons, si son círculo envolvente está soutenu par ses couteaux dans un estado de equilibrio indiferente, si enfin le fil qui supporte le todo est réellement sans torsion, il est clair que le tore jouit lui-même d'une entière liberté et qu'il peut pirueta en todos los sentidos autour de son centre de gravitación. Telle est en effet la mobilité de ces différentes pièces dans l'appareil construit par M. Froment, qu'elles s'agitent au moindre soufflé et qu'il faut quelque précaution pour les amener sans vitesse dans una posición determinada. Sin embargo, esta gran movilidad, que provoca la habilitación del constructor, no es necesaria para que el cuerpo revolucionario permanezca en reposo. Coche, cuando la rotura está en movimiento y depositada en su lugar, todo el sistema se consolida en el espacio con una energía notable. En este estado el cuerpo no puede participar más en el movimiento diurno que el anime nuestro mundo; y, En efecto, bien que son axe, en razón de sa brièveté, semble conservar sa dirección estreno, relativo a los objetos terrestres, es suficiente acercarse a un microscopio para constatar un movimiento aparente, uniforme y continuo, qui lui fait suivre exactament le mouvement de la sphère céleste.
  8. ↑ Foucault 1852a .
  9. ↑ Foucault 1852b .
  10. ^ Foucault 1852b : "Cette tendance remarquable de l'axe de rotación vers una dirección definida, ne laisse pas que de présenter, avec la propriété fondamentale de l'aiguille aimantée, une sure semblance extérieure qui est d'autant plus frappante, que généralement la position d'équilibre autour de laquelle oscille le Nouvel instrument est oblique sur l'horizon, ce qui permet de mettre la force directrice en évidence, in opérant soit dans le plan horizontal, comme on le fait avec la boussole de déclinaison, soit dans un plan vertical, comme on le fait aussi avec la boussole d'inclinaison."
  11. ↑ The Oxford English Dictionary . Vol. VI (2.ª ed.). 1989. p. 985. Consultado el 11 de marzo de 2023 .   
  12. ^ Foucault 1852b : "L'appareil spécialement destiné à mettre en évidence et à mesurer approximativement la déviation d'un corps tournant en toute liberté, peut servir également à produire et à observer les phénomènes d'orientation que je viens d'énoncer et de decrire. Como todos estos Fenómenos dependientes del movimiento de la Tierra y en sont des manifestaciones variadas, propongo el nombre de giroscopio como instrumento único que m'a servi à les constater."
  13. ↑ "Soporte de trípode para el giroscopio de Foucault" . Colección del Science Museum Group . 11 de marzo de 2023. Consultado el 11 de marzo de 2023 .
  14. ↑ «Giroscopio de Foucault» . musée des Arts et Métiers (en francés) . Consultado el 11 de marzo de 2023 .
  15. ↑ "Giroscopio" . Museo Nacional de Historia Americana . Consultado el 24 de mayo de 2024 .
  16. ↑ "Léon-Foucault-Giroscopio" . Gyroscope.com . 10 de mayo de 2024. Consultado el 11 de junio de 2024 .
  17. ↑ Julie Evans (2005). «Adamson, David Beveridge (1823–1891)». Diccionario Australiano de Biografías: Adamson, David Beveridge (1823–1891) . Centro Nacional de Biografías, Universidad Nacional Australiana . Consultado el 28 de octubre de 2020 .