El péndulo de Galileo Galilei


Galileo Galilei

Fue el primero en imaginar uno de sus inventos más relevantes, el péndulo, aplicado a la medición del tiempo.

 

Galileo Galilei

Galileo Galilei

Gracias al matemático, profesor de filosofía natural y amigo de la familia, Ostilio Ricci, quien le inicia en las matemáticas, Galilei encuentra una disciplina que le satisface. Los progresos de su alumno son fenomenales y con muy buen criterio Ricci comparte con su alumno la idea de abandonar la metafísica finalista (física Aristoteliana) para emprender el estudio de los fenómenos físicos con absoluto rigor científico

Ya durante el inicio de estos estudios con Ricci, Galileo, comienza su estudio personal de las matemáticas que pronto da como fruto su primer descubrimiento de física: el isocronismo de las oscilaciones pendulares (entendemos por isocronismo la igualdad de la duración de dos movimientos rítmicos). Sin embargo, debemos señalar que, sin ningún conocimiento de ello por parte de Galileo, el isocronismo fue descubierto en el siglo X por el astrónomo árabe Ibn Junis.

En diferentes documentos se relata como Galileo descubrió el funcionamiento del péndulo. Corría el año 1583; en la catedral de Pisa le llamó la atención el ir y venir oscilante de una lámpara de aceite que pendía del techo. Observó que el tiempo que tardaba en completar una oscilación era aproximadamente el mismo, aunque la amplitud del desplazamiento iba disminuyendo con el tiempo. Por supuesto, Galileo no disponía de cronometro alguno para medir con un mínimo de precisión ese tiempo empleado por cada oscilación de la lámpara. No se le ocurrió otra cosa que usar como patrón de medida su propio pulso; de esta manera Galileo pudo constatar que el tiempo empleado era prácticamente el mismo en cada oscilación independientemente de la amplitud recorrida.

Cuando Galileo comienza el estudio del movimiento de los cuerpos se da cuanta de que las leyes de Aristóteles no se corresponden con la realidad aunque, a pesar de ello, durante su carrera pedagógica enseña escrupulosamente el sistema de Aristóteles. Pero su mala relación con los colegas partidarios de Aristóteles, conocedores de sus investigaciones, ejercen una gran presión sobre el órgano rector de la Universidad quien finalmente decide no renovarle el contrato. Después de 3 años Galileo abandona Pisa para ocupar la cátedra de matemáticas de la Universidad de Papua, por entonces, perteneciente a la Republica de Venecia. Se suceden los descubrimientos en diferentes campos pero es a partir de 1610 que Galileo comienza la observación celeste y con ella el estudio del movimiento planetario. De estos estudios y sus consecuentes razonamientos Galileo se pone del lado de las disciplinas de Nicolas Copernico que demuestran el doble movimiento de los planetas: sobre si mismos y alrededor del sol. Teoría que se vio obligado a editar justo antes de su muerte.

Los ‘sabios’ de la Edad Media estaban ‘condenados’ a aceptar las tesis preestablecidas (entre ellas la de Ptolomeo) so pena de condena por herejía. Por ello las tesis de Copernico fueron tan importantes. Marcaron el comienzo de una revolución científica que fue el detonante del Renacimiento.

Galileo creyó, ingenuamente, que la posesión de la verdad científica y su amistad con ciertos colegas de su época le proporcionarían la inmunidad necesaria ante la Inquisición para proseguir con sus trabajos con total libertad. Incluso, un amigo suyo, el Cardenal Mario Barberini, fue nombrado Papa en 1623 con el nombre de Urbano VIII.

En 1632 publicó el libro titulado: “Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo”, brillante sátira que demostraba por medio del diálogo las fallas del sistema geocéntrico tolomeico en comparación con el sistema heliocéntrico copernicano.

Su último libro, Diálogo sobre dos nuevas ciencias, en la que resumía todas sus investigaciones sobre el movimiento y la mecánica, lo envió subrepticiamente a Holanda, donde fue publicado en 1638.

Galileo tuvo que presentarse ante la las autoridades religiosas o ante la Inquisición en varias ocasiones a partir de 1615 hasta que en 1633 el Papa Urbano VIII requiere de su presencia en Roma. En 1633, cuando llega, se le prohíbe cualquier contacto social. En abril Galileo es formalmente interrogado por la Inquisición y recibe una sentencia indulgente. Urbano VIII decide que sea detenido por tiempo indefinido. En una ceremonia formal en la iglesia de Santa Maria Sopra Minerva, Galileo se retracta de sus errores.

En 1637 pierde la vista de un ojo y un año mas tarde se queda totalmente ciego. Poco años antes de su muerte, en 1641, Galileo reemprende la aplicación del péndulo a la medición del tiempo. Con los bocetos e instrucciones de su padre, Vicenzo intenta construir un reloj utilizando el péndulo como regulador pero un sistema de escape imperfecto y una gran fricción del péndulo impidieron un mínimo funcionamiento de este primer reloj de péndulo. Ni su hijo Vicenzo ni uno de sus discípulos, Viviani, consiguen solucionar los problemas de marcha de este primer péndulo de la historia.

El 8 de Enero de 1642, con 77 años, Galileo fallece. La Inquisición fue intransigente con él hasta el último momento, no permitiendo la realización de un funeral público.

La construcción del péndulo por Galileo fracasa y por tanto el mérito de la realización técnica es de Huygens quien confió al relojero de La Haya, Salomon Coster, en 1657, la tarea de construir un reloj mecánico con volante pendular. Un reloj donde el avance del rodaje que actuaba sobre las agujas de las horas y minutos era regulado, por mediación del escape, en función de un movimiento periódico oscilante.

En 1669 publicó un tratado sobre la utilización del péndulo para determinar la longitud en el mar. Más importante si cabe fue el descubrimiento del oscilador formado por volante y espiral tan decisivo para el posterior progreso de la ciencia relojera. En 1675 Isaac Thuret construyó el primer reloj con este oscilador bajo la supervisión de Huygens.

A este genial inventor continuador de Galileo y precursor de Newton también le debemos trabajos tan importantes para la relojería como la definición de la fuerza centrífuga, el momento de inercia, la conservación de la cantidad de movimiento o el descubrimiento de la resonancia. Probablemente Galileo no tuvo ni la salud ni el tiempo suficiente para mejorar este último invento. Veamos un poco del tipo de instrumento de que se trataba:

Durante el siglo XIV un genial anónimo descubrió el órgano regulador (mas conocido como escape) denominado ‘foliot’ o ‘roue de rencontre’ (rueda de encuentro). Solo se conoce que el físico y astrónomo italiano Giovanni Dondi, alrededor de 1344, construyo un reloj de pesas con este escape para la ciudad de Padua.

Este primer escape de la historia relojera se basaba en la parada momentánea del movimiento del mecanismo durante un corto periodo de tiempo y a intervalos regulares, de forma que su velocidad media se vea suficientemente ralentizada y sobre todo constante. O dicho de otra forma: una pieza de metal (llamada ‘foliot’) ejerce un movimiento de vaivén que controla (parando y dejando ir), a través de un sistema de paletas, el movimiento de una rueda dentada (rueda de corona) a intervalos de tiempo regulares.

Al margen del sencillo rodaje conectado a la pesa para proporcionar al mecanismo la fuerza motriz necesaria vamos a describir el tipo de escape que Galileo diseño y que le causó tantos problemas (recordemos que este instrumento no llegó a funcionar por lo menos en manos de Galileo o de su hijo Vicenzo).

El escape se puede clasificar dentro del género de los escapes libres a cuerpo perdido y ‘à recul’ (de retroceso). Está compuesto de una rueda con dientes de sierra y con unas pequeñas clavijas cilíndricas laterales. Dispone además de un resorte pivotado llamado ‘de reposo’ y de una pieza que consta de dos levas: una de liberación y la otra de impulsión.

José Luis Alvira

Septiembre 2006

Publicado en Relojes&Estilográficas en Febrero-2003

Queda prohibida su reproducción sin el consentimiento del autor.

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5 comentarios

  1. que pagina tan bacana super completa que cuca de pagina

  2. que es genial que saquen esto por que esto nos sirve y vales 100000

  3. Excelente reseña histórica,

  4. excelente pagina por fin encontre lo que buscaba gracias ;)

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