¿Cómo se ajusta un péndulo?

MÉTODO DE AJUSTE DE UN PÉNDULO DE FOUCAULT.

Se trata casi de resolver una ecuación con 6 incógnitas: el nivel de la bobina, el centrado de la bobina, el nivel de la suspensión, el centrado de la fijación del hilo, la anisotropía del hilo de suspensión y el centrado del anillo de Charron. Si se modifica uno solo de estos parámetros, el péndulo oscilará sin girar. Este método es, pues, una guía lógica para hacer funcionar el péndulo. Pero no olvidemos que un péndulo de Foucault que funciona es casi un milagro. Configurar un péndulo requiere tiempo y mucho pensamiento lógico. Anote todos los cambios que realice. Nunca confíe en la suerte o el azar, ya que le harán perder mucho tiempo y no le enseñarán nada. Hay que domar un péndulo. Sobre todo, anota la posición del plano de oscilación más que el tiempo, porque puede decirnos mucho más.

1) Tiempo necesario para los ajustes

Esto depende mucho de la latitud en la que se encuentre el péndulo. Un péndulo en Singapur necesita 1.070 horas para dar una vuelta completa: el tiempo que hay que esperar cada vez que se realiza un ajuste… En la latitud de París, se necesitan 30 horas para dar una vuelta completa. Puede dividir este tiempo por dos, ya que el péndulo volverá a hacer el mismo recorrido al cabo de 15 horas. Para los ajustes aproximados, espere una hora antes de ver los resultados. Para los ajustes finales, espere 15 horas. Espere un mínimo de dos semanas en la latitud de París.

Primeras operaciones

1) Ajuste el nivel general del péndulo (nivel de burbuja)
2) Fije el péndulo firmemente contra una pared. Es muy importante que el péndulo esté perfectamente estable.
3) Compruebe el nivel en el hilo a la altura del anillo de Charron (péndulo estabilizado, mediante un cono o péndulo dinámico mediante un osciloscopio).
4) Ajuste el nivel del electroimán con un nivel de burbuja.
5) Ajuste visualmente el eje de la bobina con respecto al imán.
6) Lanzar con cuidado el volante

Si todas estas operaciones se realizan en orden, el péndulo no debería funcionar. Tendrá más posibilidades de conseguir que un bolígrafo se equilibre sobre su punta la primera vez..

2) Ajuste fino

1) Formalidades para ajustar eléctricamente los ejes y niveles de la bobina
IMPORTANTE: Primero desconecte la bobina del circuito oscilante – Deje que el péndulo se estabilice hasta que esté completamente inmóvil – Envíe algunos impulsos cortos de un segundo con una pila de 9 voltios, respetando la polaridad: el péndulo debe ser impulsado por la bobina y no atraído– Observe el sentido de oscilación. – Deje que el péndulo se estabilice de nuevo. Llegados a este punto, todavía no sabemos si este movimiento se debe a que la bobina está mal centrada o a que no está perfectamente nivelada, ya que ambos errores provocan los mismos efectos.- Observe el lugar, luego mueva un poco la bobina en el sentido de la primera oscilación.- Repita la operación tantas veces como sea necesario hasta que el péndulo se estabilice.- Ahora gire media vuelta toda la suspensión.- Vuelva a alimentar la bobina. El péndulo debe permanecer estable. Si no es así, significa que el electroimán no está nivelado, que el eje del péndulo no es perfecto o que el imán no tiene un campo magnético constante en su superficie. Ten en cuenta que un imán doblado y una bobina inclinada pueden hacerte creer que todo va bien, ¡porque sus efectos se anulan mutuamente!
Vuelva a poner en marcha el péndulo. Si sigue sin funcionar, no te preocupes: es normal.

3) Localice el problema
¿Está arriba (suspensión), abajo (electroimán) o en el cable? Para averiguarlo, basta con cambiar ligeramente uno de los parámetros. Lo mejor es empezar por arriba.

4) Síntomas y soluciones
– El péndulo siempre oscila en el plano en el que fue enviado, independientemente de la dirección en la que oscile.
Este es el peor de los casos.

– El péndulo arranca bien, hace una elipse y se para
Centrado y/o nivelación erróneos del solenoide o de la suspensión. Repase el procedimiento 1.

– ¿El péndulo hace una elipse y va en cualquier dirección?
Eso está mejor, pero aún queda camino por recorrer. El problema está probablemente en la parte inferior.

– El péndulo permanece siempre en la misma posición.
Es probable que uno de los niveles esté mal. Para confirmarlo, gire toda la suspensión en una dirección y espere a ver si la dirección del péndulo sigue el movimiento unas horas más tarde. Si no ocurre nada, el problema está en la parte inferior. Gire el electroimán un cuarto de vuelta y vea qué ocurre. Por costumbre, siempre giro la suspensión aproximadamente 1/4 de hora en el sentido de las agujas del reloj.

– El péndulo va en la dirección correcta, pero se detiene al cabo de unas horas.
Por fin las cosas empiezan a ponerse interesantes. A partir de ahora, tendremos que seguir un orden para encontrar las causas del problema. En primer lugar, si no quieres perder demasiado tiempo, todos los cambios deben hacerse en el sentido de las agujas del reloj para el hemisferio norte y en sentido contrario para el hemisferio sur. Sigue siempre la corriente. Porque si vas contra ella, tardarás mucho más en ver los efectos de tus cambios.

Es probable que el problema esté en la parte superior. Para averiguarlo, gire toda la suspensión un cuarto de vuelta después de marcar su posición. El péndulo debería seguir el movimiento y estabilizarse unas horas más tarde un cuarto de vuelta más atrás. Si es así, el problema está arriba y no abajo. Marque la nueva posición y gire la suspensión un cuarto de vuelta más.

Aquí es posible que el péndulo empiece a funcionar correctamente. Si el alambre tiene tensión interna en una dirección y la suspensión no está perfectamente nivelada, puede ocurrir que se alcance un estado de equilibrio y las dos fuerzas se anulen mutuamente . En este caso, los ajustes realizados no serán válidos para otro alambre.
Si la dirección del péndulo sigue siempre la posición de la suspensión, sea cual sea, entonces el problema o los problemas están arriba. El problema puede estar en la suspensión, en el alambre, en el centrado del alambre o en la fijación del alambre. Para saber si es el alambre, gírelo un cuarto de vuelta, dejando fija la suspensión. Si el péndulo sigue el movimiento, el problema está en el alambre o en la fijación del alambre. Puede ser que la fijación del alambre esté un poco descentrada.
Para determinar si se trata de un fallo de la suspensión, gire sólo el guíahilos. Si el péndulo sigue el movimiento, conocemos al culpable. En este caso, el último zafiro está astillado o mal engastado. Para saber si es el enganche del hilo, gírelo manteniendo fija toda la suspensión. Si no ocurre nada, el problema está en la parte inferior. Debe tener en cuenta que un electroimán cuyo nivel esté desviado incluso 0,2 milímetros hará que el péndulo se cale. El primer péndulo que hice sólo podía funcionar si se deslizaba una pequeña hoja de papel bajo la bobina en un punto muy preciso. Esto da una idea de la importancia de los niveles.

– El péndulo gira en la dirección correcta, da vueltas completas sobre sí mismo, pero lo hace tardando más de lo que debería. Es como si se demorara en el camino. Así que todavía hay un pequeño error que contrarresta el efecto de la rotación terrestre. A medida que se acerca, el péndulo se esfuerza por girar libremente, como si «caminara contra el viento»
Un péndulo que actúa de este modo es muy sensible, y cualquier cosa puede hacer que funcione… o que se detenga. Así que hay que afinar los ajustes. Con los hábitos adquiridos durante los otros días, resulta más fácil detectar los problemas.

– El péndulo funciona bien, pero hace una pequeña elipse en una posición determinada, siempre la misma. Incluso puede ocurrir que esta elipse se agrande y el péndulo se detenga.
El eje del electroimán está ligeramente desviado. Debe desplazarse perpendicularmente al plano de oscilación del péndulo. Este fallo es insidioso, porque el problema sólo es visible durante media hora de una rotación completa. Y, por tanto, nunca al mismo tiempo..

5) El péndulo funciona perfectamente.

No toque nada más. Es difícil conseguir que funcione correctamente, pero curiosamente pocas cosas molestan a un péndulo de Foucault una vez que está bien ajustado. Ni siquiera hay que preocuparse por corrientes de aire, vibraciones del suelo, magnetismo u otros fenómenos. No hay que tomar ninguna precaución al hacer oscilar el péndulo: basta con apuntar al centro y ya está. Todos mis péndulos funcionan sin problemas en un taller abierto con corrientes de aire y gente pasando.

Se ha escrito mucho sobre las perturbaciones que afectan al buen funcionamiento de un péndulo de Foucault. El error más común es creer que las perturbaciones son externas al péndulo. A menudo se piensa que el campo magnético terrestre, por ejemplo, perturba el efecto Coriolis y que deben evitarse los metales ferrosos durante la construcción. Yo también lo pensaba, hasta que construí un péndulo con balanza de hierro y funcionó perfectamente. Nunca busque en otra parte si su péndulo no funciona de inmediato: eche la culpa a uno de los ajustes en su lugar. Y recuerde siempre que un péndulo de Foucault corto que funciona es algo así como un milagro.