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Pendulo de Foucault, Notas de estudo de Física

Texto sobre Foucault.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 11/08/2009

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thales-sampaio-12 🇧🇷

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CIÊNCIA HOJE • vol. 29 • nº 170
MEMÓRIA
78
J
HÁ 150 ANOS, FOUCAULT DEMONSTRAVA COM SEU PÊNDULO A ROTAÇÃO DA TERRA
A incessante
mobilidade da Terra
“Todo homem posto em presença deste fato, convertido ou não às idéias reinantes, demora
alguns instantes pensativo e silencioso, e geralmente se retira levando no seu íntimo um
sentimento mais presente e mais vivo de nossa incessante mobilidade no espaço.”
J.B. Léon Foucault
No início deste novo milênio completam-se 150 anos da realização de uma experiência
científica espetacular, com a qual foi demonstrado publicamente o movimento de
rotação da Terra. Em 1851, o físico francês Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) fez
mover seu pêndulo no
Panthéon
de Paris, atraindo grande público e a atenção da
imprensa. Um feito notável que comprovava uma teoria já aceita universalmente pe-
los astrônomos desde finais do século 17.
ean Bernard Léon Foucault, fí-
sico do Observatório de Paris,
bre o sistema do mundo ocorria
na sua maior intensidade. Seu
mestre havia sido condenado em
1633 por defender o heliocen-
trismo. Ainda não havia demons-
tração astronômica definitiva em
favor das teses de Copérnico. O
silêncio sobre
o tema, que a
Igreja Católica
procurou impor,
ainda limitava
seriamente os
debates científi-
cos. Já em mea-
dos do século
19, os astrôno-
mos contempo-
Há 150 anos
Figura 1.
Foucault
montou
sua
experiência
no
Panthéon,
de Paris,
em 1851
havia realizado a experiência
com antecedência; ele não corre-
ria o risco de montar seu aparato
em um espaço público com tanta
visibilidade sem ter certeza de
sucesso. Ao final de 1850, Fou-
cault fez uma montagem domés-
tica do pêndulo, repetiu a reali-
zação em escala maior no próprio
Observatório antes de se aventu-
rar em um grande espetáculo no
coração da cidade.
O engenho era muito simples
e, nas suas formas gerais, conheci-
do de todos: uma esfera pesada
suspensa por um fio muito com-
prido, realizando um movimento
de oscilação. É curioso lembrar
que Foucault afirmou ter colhido
sua inspiração em um texto da
Accademia del Cimento, da auto-
ria de Vincenzo Viviani (1622-
1703), colaborador dos últimos
dias de Galileu. Na época de
Viviani  século 17  o debate so-
râneos de Foucault haviam acu-
mulado evidências numerosas da
rotação da Terra. A proibição da
Igreja Católica fora suspensa em
1835.
Porém, faltava uma prova ter-
restre; uma experiência feita na
IMAGENS EXTRAÍDAS DE
FOUCAULT ET SES PENDULES
, STÉPHANE DELIGEORGES, PARIS, EDITIONS CARRE, 1990
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C I Ê N C I A H O J E • v o l. 2 9 • n º 1 70

MEM”RIA

78

J

HÁ 150 ANOS, FOUCAULT DEMONSTRAVA COM SEU PÊNDULO A ROTAÇÃO DA TERRA

A incessante

mobilidade da Terra

“Todo homem posto em presença deste fato, convertido ou não às idéias reinantes, demora alguns instantes pensativo e silencioso, e geralmente se retira levando no seu íntimo um sentimento mais presente e mais vivo de nossa incessante mobilidade no espaço.” J.B. Léon Foucault

No início deste novo milênio completam-se 150 anos da realização de uma experiência

científica espetacular, com a qual foi demonstrado publicamente o movimento de

rotação da Terra. Em 1851, o físico francês Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) fez

mover seu pêndulo noPanthéon de Paris, atraindo grande público e a atenção da

imprensa. Um feito notável que comprovava uma teoria já aceita universalmente pe-

los astrônomos desde finais do século 17.

ean Bernard LÈon Foucault, fÌ- sico do ObservatÛrio de Paris,

bre o sistema do mundo ocorria na sua maior intensidade. Seu mestre havia sido condenado em 1633 por defender o heliocen- trismo. Ainda n„o havia demons- traÁ„o astronÙmica definitiva em favor das teses de CopÈrnico. O silÍncio sobre o tema, que a Igreja CatÛlica procurou impor, ainda limitava seriamente os debates cientÌfi- cos. J· em mea- dos do sÈculo 19, os astrÙno- mos contempo-

Há 150 anos

Figura 1. Foucault montou sua experiência noPanthéon, de Paris, em 1851

havia realizado a experiÍncia com antecedÍncia; ele n„o corre- ria o risco de montar seu aparato em um espaÁo p˙blico com tanta visibilidade sem ter certeza de sucesso. Ao final de 1850, Fou- cault fez uma montagem domÈs- tica do pÍndulo, repetiu a reali- zaÁ„o em escala maior no prÛprio ObservatÛrio antes de se aventu- rar em um grande espet·culo no coraÁ„o da cidade. O engenho era muito simples e, nas suas formas gerais, conheci- do de todos: uma esfera pesada suspensa por um fio muito com- prido, realizando um movimento de oscilaÁ„o. … curioso lembrar que Foucault afirmou ter colhido sua inspiraÁ„o em um texto da Accademia del Cimento, da auto- ria de Vincenzo Viviani (1622- 1703), colaborador dos ˙ltimos dias de Galileu. Na Època de Viviani ñ sÈculo 17 ñ o debate so-

r‚neos de Foucault haviam acu- mulado evidÍncias numerosas da rotaÁ„o da Terra. A proibiÁ„o da Igreja CatÛlica fora suspensa em

PorÈm, faltava uma prova ter- restre; uma experiÍncia feita na IMAGENS EXTRAÍDAS DE

FOUCAULT ET SES PENDULES, STÉPHANE DELIGEORGES, PARIS, EDITIONS CARRE, 1990

a b r i l d e 2 0 0 1 • C I Ê N C I A H O J E • 7 9

MEM”RIA

Terra que pudesse demonstrar seu movimento. Essa esperada reali- zaÁ„o iria cumprir um papel im- portante junto ao p˙blico geral, junto ‡s pessoas que n„o se dedi- cam o suficiente aos estudos as- tronÙmicos para bem compreen- der e calcular paralaxes de estre- las e fenÙmenos semelhantes. O grande papel da experiÍncia de Foucault n„o foi seu resultado ñ os homens de ciÍncia j· estavam certos dos movimentos da Terra desde h· muito. Foi exatamente sua publicidade, seu car·ter de espet·culo p˙blico. A explicaÁ„o fornecida pelo experimentador era muito simples e ligava de for- ma clara o movimento da Terra ao movimento do pÍndulo. Uma idÈia genial acompanhada de uma an·lise simples. Na primeira realizaÁ„o do ex- perimento, feita em sua residÍn- cia, Foucault usou um pÍndulo esfÈrico de 5 kg, suspenso por um fio de cerca de 1 mm de di‚me- tro, com 2 m de comprimento, fortemente preso a uma bucha disposta no plano horizontal. Nes- sas condiÁıes, a amplitude m·xi- ma de oscilaÁ„o diminui muito rapidamente e, embora isso n„o impeÁa a observaÁ„o do fenÙme- no, limita sensivelmente sua iden- tificaÁ„o. Em janeiro de 1851, Foucault montou o aparelho na sala da luneta meridiana do Ob- servatÛrio de Paris, usando um fio de 11 m de comprimento; nessas condiÁıes, ìa oscilaÁ„o ficou mais lenta e mais larga, de modo que entre dois retornos sucessivos do pÍndulo ao ponto de partida cons- tata-se claramente um desvio sen- sÌvel para a esquerdaî.

A grande montagem Mas o experimentador sabia per- feitamente das potencialidades do seu feito junto ao p˙blico: ìsob os tetos elevados de alguns edifÌ- cios, o fenÙmeno dever· ganhar um esplendor magnÌficoî. Na grande montagem do PanthÈon, com uma altura de quase 70 m e com uma esfera de 28 kg, a expe- riÍncia ganhou o brilho espera- do. N„o deixa de ser irÙnico que o edifÌcio do PanthÈon, construÌdo inicialmente para abrigar a Igre- ja de Saint GeneviËve, tenha sido o espaÁo escolhido para a realiza- Á„o de uma experiÍncia de de- monstraÁ„o do movimento de ro- taÁ„o da Terra. A explicaÁ„o do fenÙmeno que Foucault forneceu ao p˙blico no Journal des DÈbats de 31 de mar- Áo de 1851 È um texto elegante e sobretudo convincente. Nessa montagem, o pÍndulo pode se mover livremente em qualquer plano de oscilaÁ„o. Ou seja, segun- do as leis de Newton, uma vez posto a oscilar, o pÍndulo se move sempre em um plano determina- do com relaÁ„o ao espaÁo absolu- to ñ ou como dizemos atualmen- te, com relaÁ„o ao referencial inercial adotado, o Sol. N„o h· forÁa que faÁa esse plano girar. Mas, com o passar do tempo, o observador vÍ que o plano efeti- vamente gira. O que fica demons- trado aos olhos do espectador È o movimento de rotaÁ„o da Terra! Se esse texto È preciso e con- vincente, a explicaÁ„o matem·ti- ca do movimento de rotaÁ„o do plano de oscilaÁ„o deixa muito a desejar. Na sua nota comunicando a realizaÁ„o da experiÍncia, pu- blicada nos Compte Rendus de líAcadÈmie des Sciences (tomo 32, p. 435), de 3 de fevereiro de 1851, Foucault afirma ser f·cil demons- trar que o perÌodo de rotaÁ„o do plano È igual a 24 horas multipli- cadas pelo seno da latitude do lu- gar em que est· instalado o apara- to. Mas ele n„o apresenta a de- monstraÁ„o; nem mesmo entre

seus papÈis manuscritos pode-se encontr·-la. O ˙nico texto em que ele esboÁa uma explicaÁ„o mate- m·tica È um fragmento de carta que est· longe de satisfazer a um leitor exigente. Isso n„o se deve ‡ inexistÍncia de matÈria matem·- tica suficiente: os fÌsicos france- ses Gustave Coriolis (1792-1843) e SimÈon Denis Poisson (1781- 1840), entre muitos outros, j· ha- viam resolvido os sÈrios problemas matem·ticos associados aos re- ferenciais girantes. Na verdade, Foucault n„o se destacava como matem·tico: era um grande fÌsico experimenta- lista, como poucos identificados nos tempos que se seguiram. Na- quela Època, uma boa dose de in- tuiÁ„o associada a um domÌnio lar- go das leis de Newton e de seus fun- damentos era suficiente para um experimentador sofisticado chegar a bons resultados cientÌficos.

Carlos Ziller Camenietzki* Museu de Astronomia e Ciências Afins/MCT

Figura 3. A experiência do pêndulo seria repetida várias vezes, como a que o astrônomo francês Nicolas Camille Flammarion fez em 1902

Figura 2. Bola usada na montagem pública apresentada por Foucault em 1851

*Carlos Ziller Camenietzki é autor de A Cruz e a Luneta. Rio de Janeiro: Access, 2000.