Ocho cosas que revela un peso que oscila

Levanta una bola de acero de una cuna de Newton y déjala golpear la fila: exactamente una bola sale disparada por el otro extremo a la misma velocidad. ¿Por qué no dos bolas a la mitad de la velocidad? Ese resultado seguiría equilibrando el momento, pero perdería energía en silencio, porque la energía depende de la velocidad al cuadrado, no solo de la velocidad. Solo el resultado de una bola satisface a la vez la conservación del momento y la conservación de la energía. Hacen falta dos leyes, no una, para explicar el clic.

En 1672, un astrónomo llevó un reloj de péndulo finamente ajustado de París a Cayena, cerca del ecuador, y descubrió que se atrasaba unos dos minutos y medio al día. El péndulo no se había roto; la gravedad era simplemente más débil allí, así que oscilaba un poco más lento. La pista revelaba algo sobre todo el planeta: la Tierra no es una esfera perfecta, sino que se abulta en el ecuador, dejando la superficie allí más lejos del centro y la atracción de la gravedad ligeramente reducida.

¿A qué velocidad vuela una bala? Antes de que se pudieran fabricar cronómetros y sensores lo bastante rápidos, la respuesta vino de un bloque pesado colgado de cuerdas. Dispara un proyectil contra el bloque y este absorbe el impacto, balanceándose hacia atrás y arriba; por la altura que alcanza puedes calcular la velocidad que debió de llevar la bala. Inventado en 1742, este bloque oscilante fue la primera forma fiable de medir la velocidad de un proyectil, y convirtió la balística en una verdadera ciencia.

La oscilación de un péndulo depende solo de su longitud y de la gravedad, no de su peso, y uno con una media oscilación de exactamente un segundo resulta medir poco menos de un metro, unos 0,994 m. En 1790, esta casi coincidencia inspiró la propuesta de definir el metro como la longitud de un péndulo de un segundo. Fue rechazada por una razón sutil: la gravedad varía de un lugar a otro, así que el mismo péndulo fijaría un metro algo distinto en París que en el ecuador.

Un péndulo simple oscila en un arco suave y predecible. Une un segundo brazo al extremo del primero y el movimiento ordenado se desploma en caos. El péndulo doble es un ejemplo clásico de sistema determinista que aun así es impredecible: obedece leyes físicas exactas y, sin embargo, dos sueltas desde posiciones casi idénticas divergen salvajemente en segundos, de modo que su trayectoria a largo plazo nunca puede preverse. La más mínima diferencia inicial crece sin límite.

Las torres altas se balancean con vientos fuertes, así que algunas se estabilizan con un péndulo oculto en su interior. Una esfera enorme, en un caso famoso unas 660 toneladas de placas de acero soldadas, cuelga cerca de la cima de gruesos cables. Cuando el edificio se inclina hacia un lado, la pesada esfera oscila hacia el otro, rezagándose respecto a la estructura y tirando contra su movimiento. Sintonizado para igualar el balanceo natural de la torre, este único péndulo puede reducir el movimiento del edificio hasta en un 40 por ciento.

Un péndulo normalmente oscila más rápido cuanto más corto es, así que uno pequeño, de tamaño de escritorio, debería marcar demasiado rápido para la música. El metrónomo hace trampa estando al revés: su varilla oscilante lleva un peso debajo del pivote y otro peso deslizante por encima. Subir ese peso superior frena el ritmo drásticamente, permitiendo que un aparato compacto marque tan lento como 40 pulsaciones por minuto y tan rápido como 208, con solo mover el cursor arriba o abajo.