Este artefacto compuesto de un marco y una serie de péndulos alineados en el mismo plano, fue introducido por el Filósofo natural Francés Edme Mariotte (1620-1684) en el siglo XVII con el propósito del estudio de la transmisión elástica de los movimientos por medio de colisiones entre bolas en unos péndulos.
Isaac Newton (1642-1727) no forma parte de la historia de este juguete, sin embargo, la mención de este en el libro II de su muy famoso “Principia” acerca de la utilización de la oscilación del péndulo en la determinación de las propiedades generales de la resistencia de un fluido (Gauld, 2009), y la participación de sus tres leyes del movimiento en la explicación del funcionamiento del artefacto, han sido probablemente la razón de la inclusión de su nombre en la denominación del mismo.
El dispositivo es la representación clásica de los principios de conservación de momento y de energía total. Este simple artefacto explicativo de principios físicos de sistemas multicuerpos, tiene aplicaciones en sistemas aeroespaciales y automotrices, plantas nucleares, ingenierías biológica y robótica, entre otras.
Uno de las aplicaciones del péndulo se ve en la arquitectura; cuando empujo el péndulo, la energía que aplico no se pierde inmediatamente, permanece en forma de movimiento del péndulo que se va perdiendo poco a poco. Si lo empujo una vez en cada ciclo, esa nueva energía se acumula a la que ya estaba en el péndulo en forma de movimiento, igual que cuando empujas a tu hijo pequeño en el columpio. A esto se le llama resonancia.
Caso contrario, cuando estimule el péndulo a una frecuencia diferente, estaré luchando contra la energía que ya estaba acumulada, por lo tanto, no se añadirá energía a la existente.
La Resonancia es un fenómeno que amplifica una vibración. Se produce cuando una vibración se transmite a otro objeto cuya frecuencia natural es igual o muy cercana a la de la fuente, y la frecuencia natural es la frecuencia a la que un objeto seguirá vibrando después de golpearlo. Todos los objetos y sistemas mecánicos tienen una frecuencia natural. Incluso pueden tener muchas frecuencias naturales en función de su geometría.
El 12 de abril de 1831, La 60ª compañía fusileros atravesaban el puente de Broughton, Inglaterra. Como era habitual los soldados van marchando, cuando los 74 hombres que componen la compañía sienten que este se balancea levemente lo que les produce, según su propio testimonio, una agradable sensación. Como identifican ese balanceo con el ritmo de la marcha hacen las pisadas más fuertes e incluso comienzan a silbar una tonada, esta alegría hace que el puente oscile con mayor intensidad. Se escuchó lo que parecía una descarga de armas de fuego, el puente había caído sobre el río (unos 5 metros de altura) arrastrando a 40 soldados afortunadamente no hubo víctimas mortales. Es así como la resonancia causo el colapso, la estructura cuyo grado de libertad y rigidez le permite vibrar, se somete a una fuerza de forma periódica con un periodo de vibración que se acerca al periodo de vibración característico de la estructura. De esta forma, una fuerza relativamente pequeña puede conseguir que la amplitud de oscilación se haga muy grande. Desde ese suceso se ordena romper filar antes de cruzar un puente.
Este mismo efecto se observó en el famoso Puente del Milenio de Londres el mismo día de su inauguración: un montón de personas caminan por el puente colgante y se “sincronizan” fortuitamente, causando vibraciones en la estructura. A su vez esas vibraciones hacen que la gente se sincronice más todavía, aumentando el efecto. El balanceo alcanzó niveles obviamente preocupantes y el puente se cerró.
Otra causa que puede provocar resonancia es el viento y ésta es mucho más peligrosa, el puente de Tacoma Narrows, en el estado de Washington, es un ejemplo de estudio en las facultades y escuelas de ingeniería debido a que existe video de su balanceo y desplome. El puente se abrió al tráfico y sólo unos pocos meses después, el 7 de noviembre de 1940, se vino abajo.
También existe un principio hermético de hace unos miles de años en el Kybalion que aborda el oscilar de un péndulo. Todo fluye y refluye, todo asciende y desciende; la oscilación pendular se manifiesta en todas las cosas; la medida del movimiento hacia la derecha es la misma que el de la oscilación hacia la izquierda; el ritmo es la compensación. Este está muy relacionado con su anterior de causa y efecto, siempre hay una acción y una reacción, un avance y un retroceso, una elevación y una caída manifestándose en todos los fenómenos, el péndulo oscila del día a la noche, del verano al invierno todo movimiento participa en el ritmo. Incluso en los estados mentales y aquí está la relación con la resonancia que vimos en las estructuras de los puentes, una idea se le puede sumar, hacerla crecer, materializar y seguir creciendo.
Bibliografia
Reif-Acherman, S. (24 abril 2014). Juguetes como instrumentos de enseñanza en ingeniería: los casos del péndulo de Newton y el giroscopio.
Revista Ingeniería y Competitividad, vol. 16, núm. 2, 2014, pp. 189-198
CPI (curioso pero útil) en directo en la red desde 11111010100. (10 noviembre 2005).
Tres iniciados (2020). El Kybalion. Editorial Época, S.A de C.V.
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