MicroFoucault n° 26: Ensayo y error y datos técnicos. (Parte 1)
Diario de los intentos de adiestrar a un pequeño animal salvaje…
6 de mayo de 2024, primer intento:
La guía de alambre es un rubí portador de reloj. El anillo Charron superior es de bronce (fricción, 6 mm) y el inferior de cobre (corriente parásita, 15 mm en el interior). El volante es una bola rodante que pesa 261 gramos. El conjunto ha ocupado el lugar del MiniFoucault entre mi cocina y mi salón, lo que lo molesta mucho pero me da la enorme ventaja de tenerlo permanentemente delante.
Se tambalea, pero no gira a pesar de todos mis intentos de ajustarlo. Fracasado.
Prueba n°2:
Modificación n°1 , el anillo Charron superior es ahora de la mitad de tamaño, en bronce (fricción, 3 mm)
Modificación n°2, el anillo Charron inferior es de aluminio (freno de corrientes parásitas, 25 mm)
Modificación n°3, el volante. Ahora es una bola de petanca de 700 gramos suspendida por un imán.
Modificación n°4, adición de un puntero para evitar oscilaciones parásitas.
Oscila, giró anárquicamente un día, a veces en la dirección correcta pero demasiado rápido, luego se paró. Semifallo.
Prueba n°3:
Modificación n°1, el anillo Charron inferior. Ahora es de aluminio (fricción: un disco duro de silicio de 2’5″ y 20 mm de interior colocado sobre otro disco duro de aluminio de 3’5″ y 25 mm de interior).
Oscila, pero no gira. Un fracaso abyecto.
Prueba n°4:
Modificación n°5, la suspensión: un mandril en lugar de las pinzas de sujeción.
Modificación n°6, el guíahilos: volteado y reajustado.
Modificación n°7, el anillo Charron: reapretado y mejor fijado que antes.
Modificación n°8, la fijación de la bola: ya no hay imán ni aguja, sino que se fija mediante una varilla y un mandril.
Modificación n°9, el imán inferior se presiona ahora contra una varilla roscada de 5 mm. Altura ajustable.
Modificación n°10, la hélice: anillos de centrado concéntricos para las medidas de amplitud.
Oscila, a veces gira en el sentido correcto y luego se para. Semi-falla.
Todos mis ajustes son perfectos y sigue sin funcionar: ¿será que estoy aprendiendo a ser más que perfecto?
Prueba n°5
Modificación n° 11, volante de recambio: plomo fundido, torneado, taladrado y cobreado. (¡¡¡6 horas de electrólisis!!!) Este volante es ahora no magnético, tres veces más pesado (2,171 kilos) y su centro de gravedad es más bajo.
Modificación nº 12, la longitud, ahora de 12 centímetros.
Estado de los lingotes de plomo antes del mecanizado: varios restos fundidos en un cuenco de cerámica…
Funcionó (mal) durante algunas horas después de algunos días de ajustes, luego paró su revolución para oscilar durante 12 horas sobre el mismo plano antes de romper el hilo.
Un fracaso total, pero no importa porque las cosas se ponen interesantes.
Prueba n°6
Modificación n°13, modificación del volante, sustitución del hilo roto, acortamiento y reequilibrado. Montaje de una cascada de imanes.
Modificación n°14, montaje de una regla para medir las alturas de la tija, la suspensión y el anillo Charron. Vital para los ajustes.
Modificación n°15, instalación de un prisma para comprobar la dirección de oscilación. Una magnífica pieza de óptica que llevaba 20 años en mi taller, mucho más precisa que un rayo láser. No es nada bonito, ¡pero es tan práctico! A partir de ahora, bastarán cinco minutos de espera para ver y medir la rotación del péndulo.
Modificación nº 16: reducción del anillo inferior de Charron (con corrientes parásitas). Es el precio que tenemos que pagar para evitar que se siga rompiendo el cable. Estamos rozando los límites de la física: ¿puede seguir actuando el efecto Coriolis con una amplitud de 7,5 milímetros? Mi sueño es poder eliminar algún día el anillo Charron superior (mecánico, de fricción) y conservar únicamente el inferior.
Cambio nº 17: la longitud, hasta 10 centímetros.
Otro fallo…
Una nota práctica sobre la longitud del péndulo. No se puede medir con una regla porque no se sabe exactamente dónde está su centro de gravedad. Así que mido el tiempo que tarda en hacer un periodo y luego uso la siguiente fórmula: T=4⋅√L:g⋅K(sin(θ:2)) donde k es la integral elíptica completa del 1er tipo. No sabiendo calcular, simplemente aquí: https://www.123calculus.com/pendule-simple-page-8-20-455.html que haga el trabajo sucio por mí. Mi péndulo, que dura 0,732 segundos, mide 13,3 centímetros. Hasta aquí todo bien.
…Excepto que si bajo el anillo de fricción Charron un milímetro, el péndulo oscilará 2 milésimas de segundo más rápido. Así que es seguro decir que este es un péndulo doble. Hasta aquí todo bien. Sin embargo, si quito subrepticiamente el anillo inferior de cobre de Charron (el freno de Foucault), la amplitud aumentará un milímetro y el tiempo será entonces de 0,686 segundos, es decir, la longitud de un péndulo de 11,7 centímetros.
Todo esto para decir que, a este nivel, el más mínimo ajuste produce efectos gigantescos y que será realmente la más pura de las casualidades si este péndulo funciona alguna vez.
Prueba nº 7
Modificación nº 18, instalación de refuerzos laterales para evitar cualquier riesgo de torsión lateral. No es un bonito espectáculo.
Modificación n°19, instalación de una segunda óptica de ajuste.
Modificación n°20, instalación de un anillo mecánico Charron bajo el péndulo (dos discos duros) para evitar las oscilaciones parásitas.
Funcionó durante algunas horas antes de pararse. Semifallo.
Prueba n°8
Modificación n°21: eliminación del anillo mecánico Charron bajo el péndulo.
Comportamiento errático e imprevisible. Fallida.
10 de agosto de 2024, modificación n°22, elevación de 0,5 milímetros del anillo Charron. Funciona
12 de agosto: se instala una cámara de enfoque corto encima del péndulo. Indignado, decide actuar como una diva y dejar de filmar: realmente empieza a merecer su nombre…
13 de agosto: L’Indomptable decide repentinamente volver a rodar. Cámara encendida a las 8h43.
14 de agosto: 16:00 horas. Se cambia la cámara por una de mayor distancia focal. L’Indomptable funciona como un reloj.
15 de agosto: se reciben los primeros datos sobre los tiempos de revolución, que son un 15% demasiado rápidos por término medio. Las velocidades de revolución son bastante diferentes según la posición, así que sólo queda esperar y grabar continuamente: días, semanas… A partir de ahora, haré modificaciones “sobre la marcha” para ver las diferencias. Algunas pueden detener la revolución del péndulo, otras pueden acelerarla o ralentizarla…
16 de agosto: 16:30: El anillo Charron sube 1 mm, sin tocar el péndulo. El péndulo gira demasiado rápido. (rotación en 24 horas en lugar de 33 horas: 40% demasiado rápido)
19 deagosto: 8h40: El anillo de Charron desciende 1 milímetro hasta los mismos valores que el 15 de agosto. Retraso.
20 de agosto: 9.00 h: el anillo Charron sube 3 mm, la indicación horaria se centra y se pone a cero, y se modifican los intervalos de tiempo (3593000 milisegundos en lugar de 3600000).
21 de agosto: 8h00. Péndulo muy preciso en media rotación. Se confirmará en los próximos días.
22 de agosto: 9h50. El tiempo para una revolución completa es de 32 horas: un 5% demasiado rápido. ¡E-xce-llent!
23 de agosto: 12h00. Todo va bien. Instalación de una sonda, un temporizador y un ordenador para registrar cada oscilación a la millonésima de segundo.
24 deagosto: 27% de revoluciones demasiado rápidas en los 2 últimos días. Años de experiencia en la construcción de péndulos de Foucault significan que soy, con mucho, el más cualificado para decir que realmente no entiendo nada.
28 de agosto de 2024: Aquí están las grabaciones de 8 días de rotaciones:
…Donde resulta que ha hecho un total de 8 revoluciones completas que se van acelerando cada vez más rápido: sucesivamente 30, 28, 23, 25 para luego estabilizarse en 20, 20, 20 y 20 horas.
Interesante.
Me refiero a un fenómeno que se observa a menudo: el rodaje del hilo de suspensión, habiendo visto a menudo relojes que no funcionaban desde hacía unos días ponerse en marcha por sí solos sin ninguna intervención externa. El resto promete ser fascinante. En este experimento, no intento que funcione lo mejor posible: provoco todos los errores posibles para aprender a sortearlos. De este modo, lo que se aprenda aquí servirá para comprender el conjunto.
Prueba n°9
29 de agosto de 2024: 13h. Recepción de los datos de una rotación.
He aquí el gráfico de tiempo de una revolución completa del Indomable, que muestra que ha vuelto a acelerar: 19 horas para una rotación. También se puede ver que una rotación se compone de dos medias revoluciones, como se muestra en el siguiente diagrama.
Inicio de la medición: 18 horas
Pico n°1: 19 horas
Caída n°1: 23 horas
Pico n°1: 5 horas
Caída n°1: 8 horas
Esto nos da las siguientes posiciones geográficas:
Introducidos en una hoja de cálculo, estos 3050 datos nos dan la siguiente simetría suave:
Ensayo 10
29 de agosto: 14 horas: el anillo de Charron se desplaza 1 milímetro más arriba.
19h: fallo. El péndulo dejó de girar después de 5 horas. El anillo de Charron se movió 3 milímetros más abajo.
Fallo. El péndulo se detuvo en mitad de la noche. El anillo de Charron se movió 2 milímetros más arriba.
30 de agosto: 12 en punto. Todo parece funcionar. Se fabrica una nueva sonda para mediciones más precisas y se conecta al ordenador.
21 horas. La revolución del péndulo se detiene de nuevo. Fracaso.
Prueba 11
31 de agosto: fabrico un (fabuloso) dispositivo de medición que me permite
1) centrar el anillo de Charron de forma precisa y directa,
2) centrar el electroimán y el imán de forma precisa y directa,
3) comparar instantáneamente los dos con sólo pulsar un interruptor,
4) decirme la altura máxima posible del anillo de Charron,
5) medir los periodos del Charron y/o del electroimán con una precisión de una millonésima de segundo,
6) y así ahorrarme semanas o meses de pruebas, errores y aproximaciones.
a las 11 horas: lanzamiento del péndulo. Estabilización de la carrera.
12 horas: lanzamiento de la cámara y del software de medición.
2 de septiembre: he aquí el gráfico de 2 días de revoluciones. Está claro que es muy limpio.
Si tomo los datos de una revolución completa y los pongo en una hoja de cálculo…
…y redondeo este gráfico…
…puedo deducir que el péndulo giró un 28% demasiado rápido el primer día y que los picos de amplitud ocurren exactamente cuando el péndulo se balancea en el eje Y. Así que voy a dejar que el péndulo oscile unos días más para confirmar todo esto.
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