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Universidad de Panamá
  Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y
                 Tecnología
          Escuela de Docencia de Matemática



                       Curso:
       Ciencias del Espacio y de la Tierra
                      (Fis 303)


                Guía Didáctica


             Péndulo de Foucault


                 Elaborada por:
        Castillo, Vivian        8 - 523 - 361
        Quintero, Delfina 8 - 350 – 584
        Ríos, Julio          8 - 830 - 593
        Vásquez, Maythe 8 - 839 – 1669


                      Profesor:
             Vicente Forero Villao


               II Semestre 2 010


“Ciudad universitaria Octavio Méndez Pereira”
¿QUÉ TIENE QUE VER EL PÉNDULO DE DE FOUCAULT CON EL
            MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DE LA TIERRA?




INTRODUCCIÓN

  En 1851 Jean León Foucault, científico Francés apoyado en una de las leyes de
Isaac Newton, realizó el siguiente experimento: Colgó una bala de cañón desde
el techo de una iglesia en París, en el extremo de la bala había puesto una punta
para que cuando el péndulo se moviera rosara el suelo y marcara una línea, el
péndulo seguía moviéndose pero la siguiente línea que marcaba estaba a un
lado de la anterior, de esta manera se comprobaba la ley de Newton que dice:
“Si un objeto se mueve en línea recta no cambiara su camino a menos que otra
fuerza la desvié”. En el experimento de Foucault el objeto que se mueve en
línea recta es el péndulo cuya trayectoria no cambia, entonces porqué el
péndulo marcaba líneas en diferentes lugares, según Foucault lo que se observa
era que como el piso, el edificio y en definitiva toda la tierra gira mientras el
péndulo mantiene continuamente sus movimientos en la misma dirección.
OBJETIVO DEL PROYECTO: Demostrar el movimiento rotatorio de la tierra.

                             Guía del Proyecto

                                “El Péndulo”

    Para comprender bien el funcionamiento del péndulo de Foucault es
conveniente que construyas alguna maqueta para que puedas experimentar por
ti mismo, sólo debemos recordar que cuando un cuerpo se mueve sobre la
superficie de la Tierra está sometido a dos fuerzas la fuerza centrífuga y la
fuerza de Coriolis. La fuerza de Coriolis es la responsable de la rotación del
plano del péndulo de Foucault.

  El péndulo consiste en una masa sostenida por un cable, que se mantiene en
movimiento. Al estar bajo estas condiciones, el plano de oscilación gira
lentamente respecto a una línea trazada en la tierra, aun cuando la tensión del
alambre que soporta a la masa y fuerza gravitacional sobre ella, se encuentran
en un plano vertical.

  La maqueta pretende simular la situación que se observaría en los polos; el
plano de oscilación sería invariable para un observador espacial, pero giraría
360° para un observador anclado en Tierra. Se demostrará la invariabilidad del
plano de oscilación aunque el suelo de la maqueta gire.

    Algunas sorprendentes curiosidades que debes       tener en cuenta en el
funcionamiento del péndulo de Foucault son:

 El tiempo de giro del péndulo es proporcional al seno de la latitud del lugar
  en que se encuentre.
 El tiempo que tarda el péndulo en completar el círculo girando depende de la
  latitud en que se encuentre, siendo proporcional al seno de la latitud del
  lugar en que se encuentre … por ejemplo en Madrid ese tiempo es de unas 37
  horas.
 Un péndulo colocado en el ecuador no gira nunca
 Un péndulo que situáramos en el polo norte giraría exactamente una vez al
  día, 24 horas, su continuo y pulsado impulso lo ejerce un electroimán que
  evita que se detenga.
MATERIALES:

  • Plywood de 24 pulgadas                     • Tornillos de jipson
  • Varilla de acero de 1”                     • Pintura en spray (celeste, blanca
                                                 y negra)
  •   Motor eléctrico de 110 V                 • Bola de plástico (rellenada con
                                                 arena)
  • Lámina de        A.C.M.      de    36
    pulgadas
  • Silicón


INSTRUCCIONES:

   Cortamos la plataforma de A.C.M., la cual armamos de forma cuadrada y
reforzamos con silicón para que no se callera al colocarle la plataforma de
madera.



                                                                     Reforzada
                                                                     con silicón




                  Lámina de A.C.M. recortada en forma cuadrada



  Cortamos la madera en forma circular para que se asemeje al planeta tierra,
con la medida de 24 pulgadas de diámetro y la pintamos con spray de color
celeste y blanco.
Madera




                                24 pulgadas




  Cortamos las dos varillas (una 12 pulgadas y la otra 15 pulgadas), las unimos
con soldadura en el extremo superior formando una L invertida.
Unimos con soldadura
                                                     12 pulgadas




                                       15 pulgadas




  Luego el motor se lo atornillamos a la superficie cuadrada de A.C.M. y se le
hizo las conexiones necesarias para que funcione con corriente eléctrica.

                                                                   Atornillamos        el
                                                                   motor eléctrico a la
                                                                   plataforma
                                                                   cuadrada de A.C.M.
                                                                   (en la parte interior)
Sólo       debe
                                                                            resaltar    esta
                                                                            parte del motor
                                                                            que hará girar
                                                                            la madera.




                          Vista superior de la plataforma con el motor
                          colocado en la parte interior



  Colocamos la plataforma redonda de madera sobre la plataforma cuadrada de
A.C.M., le atornillamos la L invertida en unos de los extremos a la plataforma
redonda y colgamos la bola plástica (rellena con arena).

     Los lados planos de las dos piezas
   deben coincidir, para que el motor haga
   girar la tabla.    Si la tabla no gira
                                                               Lado plano
   verifique que las piezas estén bien
   colocadas.

                             Lado plano
Atornillamo
  s     la   L
  invertida a
  la
  plataforma
  circular.                                               Colgamos la bola
                                                          plástica que está
                                                          rellena de arena.




 La plataforma redonda debe girar al enchufar el motor y así le damos un leve
empuje a la bola; y ya podemos verificar lo que descubrió Foucault: El
movimiento de rotación de la tierra.
COSTO DE LOS MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL PÉNDULO



                          Artículos                            Precios (B/.)
 Lámina de ACM de 36 pulgadas                                      4,50
 Un pedazo de Plywoot de 24 pulgadas                               2,00
 Un motor de 110 V, fuerza 6RM                                     9,68
 Pintura en Spray (Celeste, negra, blanca)                         6,00
 6 tornillos de una pulgada                                        1,00
 Una varilla de acero de una pulgada grosor                        3,98
 Silicón, hilo de Nylon y bola plástica                            2,95
 Costo Total                                                      30.11



BIBLIOGRAFÍA

http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/foucault/explicacion.html

http://sinolodigorevientas.blogspot.com/2009/11/el-pendulo-de-foucault-la-
prueba.html

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Péndulo de foucault guía didáctica

  • 1. Universidad de Panamá Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología Escuela de Docencia de Matemática Curso: Ciencias del Espacio y de la Tierra (Fis 303) Guía Didáctica Péndulo de Foucault Elaborada por: Castillo, Vivian 8 - 523 - 361 Quintero, Delfina 8 - 350 – 584 Ríos, Julio 8 - 830 - 593 Vásquez, Maythe 8 - 839 – 1669 Profesor: Vicente Forero Villao II Semestre 2 010 “Ciudad universitaria Octavio Méndez Pereira”
  • 2. ¿QUÉ TIENE QUE VER EL PÉNDULO DE DE FOUCAULT CON EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DE LA TIERRA? INTRODUCCIÓN En 1851 Jean León Foucault, científico Francés apoyado en una de las leyes de Isaac Newton, realizó el siguiente experimento: Colgó una bala de cañón desde el techo de una iglesia en París, en el extremo de la bala había puesto una punta para que cuando el péndulo se moviera rosara el suelo y marcara una línea, el péndulo seguía moviéndose pero la siguiente línea que marcaba estaba a un lado de la anterior, de esta manera se comprobaba la ley de Newton que dice: “Si un objeto se mueve en línea recta no cambiara su camino a menos que otra fuerza la desvié”. En el experimento de Foucault el objeto que se mueve en línea recta es el péndulo cuya trayectoria no cambia, entonces porqué el péndulo marcaba líneas en diferentes lugares, según Foucault lo que se observa era que como el piso, el edificio y en definitiva toda la tierra gira mientras el péndulo mantiene continuamente sus movimientos en la misma dirección.
  • 3. OBJETIVO DEL PROYECTO: Demostrar el movimiento rotatorio de la tierra. Guía del Proyecto “El Péndulo” Para comprender bien el funcionamiento del péndulo de Foucault es conveniente que construyas alguna maqueta para que puedas experimentar por ti mismo, sólo debemos recordar que cuando un cuerpo se mueve sobre la superficie de la Tierra está sometido a dos fuerzas la fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis. La fuerza de Coriolis es la responsable de la rotación del plano del péndulo de Foucault. El péndulo consiste en una masa sostenida por un cable, que se mantiene en movimiento. Al estar bajo estas condiciones, el plano de oscilación gira lentamente respecto a una línea trazada en la tierra, aun cuando la tensión del alambre que soporta a la masa y fuerza gravitacional sobre ella, se encuentran en un plano vertical. La maqueta pretende simular la situación que se observaría en los polos; el plano de oscilación sería invariable para un observador espacial, pero giraría 360° para un observador anclado en Tierra. Se demostrará la invariabilidad del plano de oscilación aunque el suelo de la maqueta gire. Algunas sorprendentes curiosidades que debes tener en cuenta en el funcionamiento del péndulo de Foucault son:  El tiempo de giro del péndulo es proporcional al seno de la latitud del lugar en que se encuentre.  El tiempo que tarda el péndulo en completar el círculo girando depende de la latitud en que se encuentre, siendo proporcional al seno de la latitud del lugar en que se encuentre … por ejemplo en Madrid ese tiempo es de unas 37 horas.  Un péndulo colocado en el ecuador no gira nunca  Un péndulo que situáramos en el polo norte giraría exactamente una vez al día, 24 horas, su continuo y pulsado impulso lo ejerce un electroimán que evita que se detenga.
  • 4. MATERIALES: • Plywood de 24 pulgadas • Tornillos de jipson • Varilla de acero de 1” • Pintura en spray (celeste, blanca y negra) • Motor eléctrico de 110 V • Bola de plástico (rellenada con arena) • Lámina de A.C.M. de 36 pulgadas • Silicón INSTRUCCIONES: Cortamos la plataforma de A.C.M., la cual armamos de forma cuadrada y reforzamos con silicón para que no se callera al colocarle la plataforma de madera. Reforzada con silicón Lámina de A.C.M. recortada en forma cuadrada Cortamos la madera en forma circular para que se asemeje al planeta tierra, con la medida de 24 pulgadas de diámetro y la pintamos con spray de color celeste y blanco.
  • 5. Madera 24 pulgadas Cortamos las dos varillas (una 12 pulgadas y la otra 15 pulgadas), las unimos con soldadura en el extremo superior formando una L invertida.
  • 6. Unimos con soldadura 12 pulgadas 15 pulgadas Luego el motor se lo atornillamos a la superficie cuadrada de A.C.M. y se le hizo las conexiones necesarias para que funcione con corriente eléctrica. Atornillamos el motor eléctrico a la plataforma cuadrada de A.C.M. (en la parte interior)
  • 7. Sólo debe resaltar esta parte del motor que hará girar la madera. Vista superior de la plataforma con el motor colocado en la parte interior Colocamos la plataforma redonda de madera sobre la plataforma cuadrada de A.C.M., le atornillamos la L invertida en unos de los extremos a la plataforma redonda y colgamos la bola plástica (rellena con arena). Los lados planos de las dos piezas deben coincidir, para que el motor haga girar la tabla. Si la tabla no gira Lado plano verifique que las piezas estén bien colocadas. Lado plano
  • 8. Atornillamo s la L invertida a la plataforma circular. Colgamos la bola plástica que está rellena de arena. La plataforma redonda debe girar al enchufar el motor y así le damos un leve empuje a la bola; y ya podemos verificar lo que descubrió Foucault: El movimiento de rotación de la tierra.
  • 9.
  • 10. COSTO DE LOS MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL PÉNDULO Artículos Precios (B/.) Lámina de ACM de 36 pulgadas 4,50 Un pedazo de Plywoot de 24 pulgadas 2,00 Un motor de 110 V, fuerza 6RM 9,68 Pintura en Spray (Celeste, negra, blanca) 6,00 6 tornillos de una pulgada 1,00 Una varilla de acero de una pulgada grosor 3,98 Silicón, hilo de Nylon y bola plástica 2,95 Costo Total 30.11 BIBLIOGRAFÍA http://neuro.qi.fcen.uba.ar/ricuti/foucault/explicacion.html http://sinolodigorevientas.blogspot.com/2009/11/el-pendulo-de-foucault-la- prueba.html