Modello del pendolo di Foucault.
Anteriore al 1956, il dispositivo serve per dare una dimostrazione rapida del principio su cui si basa il pendolo di Foucault: un pendolo messo in movimento non partecipa alla rotazione del sistema di riferimento in cui è posto, per il principio della conservazione del momento della quantità di moto.
Il pendolo di Foucault dunque conserva l`orientamento del piano iniziale di oscillazione, proprietà verificabile confrontando il suo moto con il sistema di riferimento delle cosiddette “stelle fisse”*, il sistema cioè considerato inerziale per eccellenza nella fisica classica pre-einsteiniana.
Esso mostra la rotazione della terra rispetto alle “stelle fisse” e si può affermare che, mentre il pendolo oscilla, il pavimento gli ruota sotto.
Mentre uno spettatore che ignori la proprietà del pendolo è convinto che sia il piano d’oscillazione del pendolo a ruotare rispetto al suolo.
Perchè questo è ciò che si vede.
Questa esperienza fu svolta da Foucault nel 1850 dapprima in una cantina e con un pendolo lungo due metri, poi nel 1851 sotto la grande cupola del Pantheon di Parigi, usando una massa di 28 kg sospesa con un filo metallico lungo 68 m, con un periodo di 16,4 s e un`ampiezza di 3 metri. Per compiere un giro completo impiegò 31 ore e 47 minuti. Una punta situata sotto la massa lasciava una traccia sulla sabbia sparsa sul pavimento.
Se l`esperimento fosse avvenuto al polo, il giro completo sarebbe avvenuto in sole 24 ore siderali, mentre all`equatore il piano di oscillazione del pendolo non sarebbe ruotato rispetto al suolo.
In realtà il moto del pendolo non si svolge su di un piano ma è molto complesso e la sua spiegazione si rimanda ai numerosi testi di fisica e di meccanica razionale.
Il prof. Mario Guidone e Federico Balilli (che costruì un pendolo di Foucault appeso ad un ingegnoso sostegno) diedero diverse dimostrazioni al Montani, fino al 2004, della lenta rotazione del piano del pendolo (lungo circa 4 metri e di massa 5 kg) rispetto alla stanza, traguardandone il moto con due fasci laser.
Per svolgere la prova oggetto di questa scheda, si pone il dispositivo su una macchina rotante, si mette in movimento il pendolo e poi si avvia la macchina mantenendola a bassi giri. Purtroppo la prova ha breve durata poiché il pendolo non ha un adeguato sostegno e il semplice nodo della corda fa sì che questa entri in rotazione trascinando in rotazione anche il pendolo.
Infatti il vero pendolo di Foucault è agganciato al soffitto mediante un particolare dispositivo che lo rende non partecipe alla rotazione del soffitto stesso.
La figura che testimonia l`antico uso di questo modellino nelle scuole è tratta dal Catalogue of Physical Apparatus (With descriptions and instructions for use) E. Leybold’s Nachfolger, Cologne dei primi del Novecento, rinvenibile al sito: https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/files/52546/
Bibliografia: numerosissimi sono i libri e gli articoli che dedicano ampio spazio sia alla storia sia al funzionamento del pendolo di J. B. Léon Foucault (1819 – 1868).
Citiamo qui M. Guidone, Eppur si muove: la Torre, la Nave, il Pendolo di Foucault, Il Montani N° 2 , marzo 1989.
Le due figure che seguono testimoniano l’antico uso di questo modellino nelle scuole.
La figura 922 si trova a pag. 115 del Catalogue des Appareils pour l’Enseignement de la Physique construits par E. Leybold’s Nachfolger Cologne, 1905; rinvenibile all’indirizzo:
http://cnum.cnam.fr/PDF/cnum_M9915_1.pdf .
La figura 186 si trova a pag. 14 del Catalogue N° 10 Physical Instruments by Ferdinand Ernecke Berlin SW. O. Newmann & Co. London. W. C. forse del 1884, rinvenibile all’indirizzo:
https://archive.org/details/catnumtenphyinst00newmrich/page/n5/mode/2up?q=F.+Ernecke .
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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*Nota: prima di una rilevazione nel 1718 dell’astronomo E. Halley sulla discordanza della posizione di Sirio, Aldebaran e Arcturus rispetto ai dati contenuti nel catalogo di Ipparco di Nicea, si consideravano “fisse” quelle stelle che non sembravano cambiare la loro posizione relativa apparente negli anni. Questo fatto era dovuto alla loro enorme distanza dalla Terra e alla rudimentale accuratezza dei sistemi di osservazione. Oggi sappiamo che nessun oggetto dell’Universo è immobile.
