¿Cómo fue medida la velocidad de la luz?

¿Cómo fue medida la velocidad de la luz?

El físico francés Jean Foucault midió la velocidad de la luz con notable precisión a mediados del siglo XIX, con dos espejos separados 20 m uno del otro. Un espejo estaba fijo y el otro giraba a 800 revoluciones por segundo. Se dirigía un rayo de luz hacia el espejo que giraba, y si éste se encontraba en el ángulo adecuado, el rayo se reflejaba en el espejo fijo, rebotaba hacia el otro espejo y después se reflejaba de nuevo en la fuente.

En el tiempo que debía transcurrir para que la luz rebotara entre los espejos, el espejo giratorio había descrito un pequeño ángulo, de modo que el rayo que regresaba a la fuente se desviaba ligeramente de su trayectoria original.

Con la medida del ángulo en que se había movido el espejo, Foucault determinó cuánto tiempo había requerido la luz para hacer su recorrido, y su velocidad. El resultado, del que se informó en 1862, fue 300,939 km por segundo.

En la década de 1920, el físico estadounidense Albert Michelson refinó el método de Foucault; envió un rayo de luz a través de un tubo de vacío de 1.6 km de largo para eliminar el efecto del aire sobre la velocidad. Las mediciones modernas han afinado más esta cifra hasta llegar a 299,793 km por segundo.

Y cómo se midió la velocidad del sonido

Como lo sabe quien haya observado la construcción de un edificio, el sonido de un martinete hidráulico en operación nos llega después que su imagen.

El ruido de un trueno se escucha varios segundos después de verse el destello del rayo que lo causó. En una tormenta que esté a 1.6 km de distancia, la diferencia entre uno y otro es aproximadamente de cinco segundos.

Una forma de medir la velocidad del sonido es producir un ruido fuerte y medir el tiempo que tarda en recorrer determinada distancia; por ejemplo, produciendo una explosión en una montaña distante, poniendo en marcha un cronómetro al observar el destello y deteniéndolo al oír la explosión. Pero el resultado dependería de la celeridad de la reacción humana. Y hace un siglo no existía un reloj capaz de medir centésimas de segundo.

Para eliminar estos problemas, el químico y físico francés Henri Victor Regnault diseñó en 1864 un aparato para hacer la medición en forma automática. Consistía en un cilindro giratorio revestido de papel, sobre el cual había una pluma que trazaba una línea. La pluma, con una conexión eléctrica, tenía dos posiciones posibles ante el cilindro, una al pasarle corriente, la otra al interrumpirla.

La pluma estaba controlada por dos circuitos, uno ubicado frente a la boca de un rifle colocado a distancia considerable, y el otro por un diafragma sensible al sonido, cercano al cilindro.

Al iniciar el experimento se conectaba el circuito: el cilindro giraba y la pluma trazaba una línea. Al disparar el arma se interrumpía el primer circuito y con ello la pluma saltaba a la segunda posición. Un segundo o dos más tarde, el sonido del disparo ponía en funcionamiento el diafragma, que a su vez cerraba el circuito y hacía que la pluma regresara a su posición inicial.

Así se producía un trazo irregular sobre el cilindro; el salto en el trazo registraba el tiempo necesario para que el sonido viajara desde el rifle hasta el diafragma. El resultado fue que el sonido del disparo se desplaza aproximadamente a 1,200 km/h.

El sonido viaja unas cuatro veces más rápidamente en el agua que en el aire, y más de 10 veces más deprisa en un sólido. Un experimento sencillo permite demostrarlo. En una baranda de hierro larga y recta coloquemos un oído y hagamos que alguien, situado a cierta distancia de nosotros, golpee la baranda con un martillo. El sonido llegará al oído que tenemos sobre la baranda una fracción de segundo antes de que lo percibamos con el otro.

Cómo son y cómo funcionan casi todas las cosas