Opinión

Nueva medición de la aceleración de la gravedad

Fue el físico y astrónomo italiano Galileo Galilei quien, según la tradición, observando a un sacristán encender una lámpara que colgaba de una cadena de una cúpula de la Catedral de Pisa, notó que la lámpara al ser empujada, adquiría un movimiento oscilatorio y que aparentemente siempre mantenía el mismo ritmo.

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Por: Vicente Aboites

Fue el físico y astrónomo italiano Galileo Galilei quien, según la tradición, observando a un sacristán encender una lámpara que colgaba de una cadena de una cúpula de la Catedral de Pisa, notó que la lámpara al ser empujada, adquiría un movimiento oscilatorio y que aparentemente siempre mantenía el mismo ritmo, es decir, el mismo tiempo en desplazarse de un extremo al otro.

Para estar seguro, usando el pulso de su muñeca comprobó que cada oscilación duraba el mismo número de pulsaciones. Continuó realizando experimentos en su casa variando la longitud del hilo del péndulo, su masa y la amplitud de la oscilación. Encontró que para amplitudes pequeñas del desplazamiento al punto de equilibrio, el periodo de oscilación es independiente de la amplitud pero depende de la longitud del hilo, y es también independiente de la masa del péndulo, es decir; no importa si el péndulo tiene una masa de 100 kilogramos o de 10 gramos, para una longitud de hilo fija, el periodo de oscilación será el mismo.

La expresión matemática de este resultado es muy sencilla y permite solamente midiendo el periodo y la longitud del hilo, determinar la aceleración de la gravedad que aunque cambia ligeramente en cada punto de la superficie de la Tierra tiene un valor de aproximadamente 9.81 m/s2. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas estableció en 1901 una gravedad estándar para la superficie de la Tierra, acorde al Sistema Internacional, con un valor fijo de 9,80665 m/s². De hecho el valor de esta constante en los polos de la Tierra es de 9.78 m/s2 mientras que en el ecuador es de 9.8322 m/s2.

Otra forma de medir esta constante es analizando la caída libre de un cuerpo. Esto debe de hacerse en largos tubos verticales con vacío en su interior, para evitar que el aire afecte la caída del objeto de prueba, en los cuales se puede medir con mucha precisión el tiempo que tarda un objeto en caer una distancia fija partiendo del reposo así como su velocidad final. A partir de esta información se puede también obtener la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra.

Recientemente en la prestigiada revista Science se publicó un Nuevo método diseñado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley para medir esta constante utilizando láseres y no largos péndulos ni enormes tubos al vacío (ver, V. Xu et al. Probing gravity by holding atoms for 20 seconds. Science. Vol. 366, November 8, 2019, p. 745) esto se hace observando el comportamiento de átomos de cesio cuando por la acción del láser quedan suspendidos en el aire en lugar de estar en caída libre.

El método es de muy alta precisión y permite determinar muy pequeñas variaciones en la aceleración gravitacional en diversos puntos sobre la superficie de la Tierra.

Esto a su vez es una poderosa herramienta para realizar estudios geológicos y determinar sobre el fondo del océano o en la superficie de la Tierra, la presencia de petróleo y minerales.

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