Generador Compton

Aparato de física para demostrar la rotación de la Tierra

Arthur Compton estaba experimentando con el Generador de Compton.

Un generador de Compton ^{[1] [2]} o un tubo de Compton ^[3] es un aparato experimental para demostrar la rotación de la Tierra , similar al péndulo de Foucault y a los dispositivos de giroscopio . ^[4]

Explicación del aparato

Construcción de generador Compton.

Un generador de Compton es un tubo circular de vidrio hueco con forma de rosquilla, cuyo interior está lleno de agua. ^[1] Si el anillo está plano sobre la mesa, el agua en el anillo está estacionaria y luego se da la vuelta girándolo 180 grados alrededor de un diámetro, de modo que nuevamente quede plano sobre la superficie de la mesa, que es horizontal. El resultado del experimento es que el agua se mueve con una cierta velocidad de deriva constante alrededor del tubo después de que se ha girado la rosquilla. Si no hubiera fricción con las paredes, el agua seguiría circulando indefinidamente. ^[1]

El anillo usado en el experimento inicial estaba hecho de un tubo de latón de una pulgada doblado en un círculo de dieciocho pulgadas de diámetro, donde se colocaron las ventanas, el tubo se constriñó a un diámetro de aproximadamente tres octavos de pulgada. ^[5]

Compton usó pequeñas gotas de aceite de carbón mezclado en el agua para medir la velocidad de deriva bajo un microscopio. ^[6]

Análisis

Suponga que el diámetro del tubo de vidrio es mucho más pequeño que el diámetro del anillo, y ${\displaystyle R}$ es el radio del anillo, ${\displaystyle \omega }$ es la tasa de rotación de la Tierra y ${\displaystyle \lambda }$ es la latitud.

Inicialmente, el anillo es horizontal y el agua está estacionaria. En segundo lugar, el anillo se gira rápidamente 180 ° alrededor de su diámetro este-oeste y se detiene, de modo que vuelve a quedar plano sobre la superficie de la mesa, que es horizontal. En este momento, la velocidad${\displaystyle v_{th}}$ del agua en el tubo viene dada por
     ${\displaystyle v_{th}=2\omega R\sin \lambda }$

Tenga en cuenta que una rotación de la posición vertical a la vertical produce la velocidad ${\displaystyle v_{tv}}$ del agua en el tubo viene dada por
     ${\displaystyle v_{tv}=2\omega R\cos \lambda }$

Verificación experimental

Compton usó esta velocidad de deriva medida para determinar su latitud con una precisión del 3%. ^[6]

Referencias

1. Mecánica analítica , p. 280.
2. Mecánica clásica , p. 365.
3. Diccionario de física de Blackie , p. 72.
4. Un método de laboratorio para demostrar la rotación de la Tierra 1913 , p. 803.
5. Determinación de latitud, acimut y duración del día independientemente de las observaciones astronómicas de 1915 , p. 110 y 111.
6. Mecánica analítica , p. 281.

Bibliografía

Diario

• Compton, Arthur Holly (1913). "Un método de laboratorio para demostrar la rotación de la Tierra" . Ciencia . 37 (960): 803–806. Código bibliográfico : 1913Sci .... 37..803C . doi : 10.1126 / science.37.960.803 . PMID  17838837 .
• Compton, Arthur Holly (1915). "Una determinación de latitud, acimut y la duración del día independientemente de las observaciones astronómicas". Revisión física . 5 (2): 109-117. Código Bibliográfico : 1915PhRv .... 5..109C . doi : 10.1103 / PhysRev.5.109 .
• Compton, Arthur Holly (1915). "Ver girar la Tierra" . Suplemento Scientific American . 79 (2047supp): 196-197. doi : 10.1038 / scientificamerican03271915-196supp .

Libros

• Mano, Louis N. (1999). Mecánica analítica . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 978-0521575720.
• Taylor, John R. (2005). Mecánica clásica . S. Chand & Company Ltd. ISBN 978-1891389221.
• Diccionario de física de Blackie . S. Chand & Company Ltd. 2000. ISBN 978-8121942379.