Fuera de tiempo

Fuera de tiempo
Por John Toon
Mientras se recuperaba de una enfermedad en l665. el astrónomo y físico Christiaan Huygens notó algo extraño. Dos de los relojes de péndulo que tenía en su habitación hacían tic-tac al unisono, y regresaban a tal patrón de sincronía sin importar cómo fueran encendidos, detenidos o alterados de cualquier forma. Huygens comenzó a investigar el fenómeno y el registro de sus experimentos se preservó en una carta que envió a su padre. Escrita en latín, 1a carta provee lo que podría ser el primer ejemplo registrado de osciladores sincronizados -un fenómeno que se ha vuelto muy importante para físicos e ingenieros en tiempos modernos. Más de 300 años después de la carta de Huygens, físicos en el Instituto de Tecnología de Georgia han recreado el experimento original. Más allá de la curiosidad histórica, los investigadores esperan que el sencillo sistema mecánico de engranes, resortes. pesas y palancas les ayuden a comprender a los complejos osciladores sincronizados modernos. “Tener un sistema que se preste a una compresión intuitiva y física sería muy útil” dijo Kurt Wiesenfeld, profesor de física en Georgia Tech. "Podríamos aprender cómo se asemeja a sistemas de rayos láser o electrónicos superconductores. Si hay mecanismos generales que afecten a los osciladores, quizá los entendamos mejor ellos si usamos los relojes como una analogía mecánica.” “Es una idea vieja, diferente a la forma en que las personas que estudian los osciladores acoplados han considerado a la dinámica no-linear durante la década pasada”, añadió. “La física clásica todavía tiene mucho por enseñarnos.” El sistema empleado en el experimento consiste en colocar dos relojes de péndulo impulsados por resortes sobre una plataforma de madera con pesas de metal reflejante. La plataforma está colocada sobre ruedas, libre para moverse a lo largo de una pista metálica. Aunque los relojes son más pequeños que los construidos por Huygens, la relación entre sus masas es similar. EI periodo de los relojes entre tics es aproximadamente el mismo. Pero el sistema moderno incluye una característica que no estuvo a disposición de Huygens: monitoreo láser para registrar los movimientos y analizarlos por computadora. Hasta ahora, los relojes han mostrado una habilidad para sincronizarse en la anti-fase (esto es. cuando sus péndulos se columpian en direcciones opuestas). Esto permanece incluso cuando los péndulos han iniciado sus movimientos en la misma dirección. La carta de l665 narra que Huygens también observó únicamente la sincronía anti-fase. Pero los relojes en Georgia Tech también muestran una conducta que Huygens no describió: la “muerte de la amplitud". En lugar de sincronizarse, uno o dos péndulos se detienen por completo. Esto es más frecuente si se elimina peso de la plataforma que lleva a los relojes. Trabajando 20 años antes que Isaac Newton formulara las leyes de la mecánica. Huygens no pudo explicar por completo lo que vio. Como los relojes están unidos a una plataforma que puede moverse. Huygens negó que el balanceo de los péndulos provocara que la plataforma móvil. También descartó otras teorías, incluyendo que las corrientes de aire provocaran la sincronía. Pero, a diferencia de Huygens. Wiesenfield y sus colaboradores. Michael Schatz y Matthew Bennet tienen algunas teorías para explicar lo que ven. “En términos modernos. el movimiento general de los péndulos puede describirse como una combinación de movimientos sincronizados de fase y anti-fase, los cuales son modalidades normales", explicó Schatz. profesor asistente de física. "Una clave para comprender los relojes de Huygens es que el movimiento de fase no se acopla a la plataforma igual que el movimiento anti-fase. El movimiento en fase puede guiar al breve movimiento de la plataforma, lo que quita energía al sistema por medio de la fricción entre la plataforma y la superficie donde se encuentra:.” Pero cuando los movimientos se sincronizan en anti-fase, los péndulos se balancean uno a otro, sin generar movimiento en la plataforma. Esto conserva la energía, creando un mecanismo que favorece el movimiento de anti-fase, sugirió. “Entre más pesada sea la plataforma, menor será el acoplamiento entre los dos relojes”, dijo Schatz. “Si es realmente pesado, la plataforma no se moverá y no habrá ni acoplamiento ni sincronía. Pero si la plataforma es ligera y hay mucho movimiento, bloqueará la energía de los relojes y creará muerte de la amplitud.”
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Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 53 - Diciembre 2000 - Número 12