Pendolo di Foucault

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Il pendolo di Foucault, così chiamato in onore del fisico francese Jean Bernard Léon Foucault, fu concepito come esperimento per dimostrare la rotazione della Terra attraverso l'effetto della forza di Coriolis.

Animazione del pendolo di Foucault

[modifica] Funzionamento

Si tratta di un alto pendolo libero di oscillare in ogni direzione per molte ore. Il primo pendolo di Foucault fu presentato al pubblico nel 1851, ed era costituito da una sfera di 28 Kg sospesa alla cupola del Pantheon di Parigi con 67 metri di filo.

Ad ogni latitudine della Terra, tranne l'equatore, si osserva che il piano di oscillazione del pendolo tende a ruotare lentamente. Al Polo Nord a al Polo Sud la rotazione avviene in un giorno siderale: il piano di oscillazione si mantiene fermo mentre la Terra ruota, in accordo con la prima legge del moto di Newton.

Alle altre latitudini il piano di oscillazione ruota con una velocità angolare R proporzionale al seno della latitudine stessa (α); a 45° la rotazione avviene ogni 1,4 giorni, a 30° ogni 2 giorni e così via:

$R = \frac {24h} {\sin \alpha}$

La rotazione avviene in senso orario nell'emisfero boreale e in senso antiorario nell'emisfero australe.
Il concetto può essere difficile da comprendere a fondo, ma ha portato Foucault a ideare nel 1852 il giroscopio. L'asse del rotore del giroscopio segue sempre le stelle fisse; il suo asse di rotazione appare ruotare sempre una volta al giorno a qualunque latitudine.

Il pendolo di Foucault è impegnativo da costruire poiché piccole imprecisioni possono causare errori nell'oscillazione che mascherano l'effetto della rotazione terrestre. La resistenza dell'aria inoltre frena l'oscillazione; per questo motivo nei musei i pendoli incorporano un elettromagnete o altro dispositivo per mantenere in moto il sistema.

Il pendolo di Foucault installato nel Pantheon di Parigi

Pendolo installato al Conservatorio Nazionale di Arti e Mestieri di Parigi

Pendolo al Franklin Institute di Philadelphia (Pennsylvania)

Pendolo di Foucault al Museo delle Scienze della Ciutat de les Arts i les Ciències di Valencia

[modifica] Bibliografia

(FR) Jean Bernard Léon Foucault. Démonstration du Mouvement de Rotation de la Terre au moyen du Pendule. Comptes rendus de l'Academie des Sciencies, 32, 5, 1851.