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Curiosa sincronización: Resuelven misterio de 350 años de antigüedad del reloj de péndulo

Christiaan Huygens adivinó la sincronización sin ninguna ecuación

El fenómeno de la sincronización es una de las unidades más extendidas en la naturaleza

El misterio de 350 años de antigüedad de por qué los relojes de péndulo que cuelgan de la misma pared pueden influir entre sí y sincronizarse con el tiempo puede mantener aún más secretos de lo que se pensaba, según los investigadores.

La resolución de este misterio podría arrojar luz sobre aspectos desconcertantes de una variedad de comportamientos sincronizados, por ejemplo, cómo trabajan juntas las células del cerebro, agregaron los científicos.

En 1665 el inventor del reloj de péndulo, el físico holandés Christiaan Huygens, estaba tumbado en la cama enfermo mirando a dos de sus relojes, cuando notó algo extraño: No importaba cuando comenzaran los péndulos en estos relojes, terminaban balanceándose en exactamente la dirección opuesta el uno del otro dentro de aproximadamente media hora.

Relojes de péndulo Relojes de péndulo

Durante siglos la causa de este efecto fue desconocida. Resolver el rompecabezas podría ayudar a arrojar luz sobre el misterioso fenómeno de la sincronización, dicen los científicos.

"El fenómeno de la sincronización es una de las unidades más extendidas en la naturaleza", dijo el autor principal del estudio Jonatan Peña Ramírez, un experto en dinámica en el Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada, México. "Por ejemplo, considere una pareja de baile al ritmo de la música, o violinistas en una orquesta tocando al unísono, o un banco de peces nadando con gracia".

En un estudio separado publicado el año pasado en la revista Scientific Reports, los científicos sugieren que la explicación de este fenómeno involucra pulsos de sonido que viajan desde un reloj al otro reloj - por ejemplo, a través de la pared en la que cuelgan las máquinas. Sin embargo, Peña y sus colegas sugieren que la explicación original de Huygens para este misterio podría ser la correcta.

relojes de péndulo del experimentoLos investigadores experimentaron con dos relojes de péndulo complejos conocidos como relojes monumentales. "Según nuestro conocimiento, esta es la primera vez que se reproduce el experimento de Huygens utilizando relojes de péndulo monumentales", dice Peña. "Estudios anteriores han utilizado versiones a escala reducida de relojes de péndulo, o relojes comerciales y genéricos".

Los científicos colocaron dos relojes en la misma mesa de madera. Como se esperaba, el movimiento de los péndulos de los relojés se sincronizo con el tiempo.

Sin embargo, a diferencia de los relojes en los experimentos de Huygens, los relojes no giraron en direcciones opuestas. Más bien, de forma inesperada, se movieron en exactamente la misma dirección. Por otra parte, mientras que los relojes quedaron en sincronía, se hicieron más lentos y más inexactos con el tiempo, según los científicos.

Para explicar estos resultados los investigadores desarrollaron un modelo matemático de los relojes, teniendo en cuenta la naturaleza flexible del soporte de madera sobre la que están montadas ambas máquinas. El modelo sugiere que los relojes podrían hacer vibrar el tablero de madera.

Los investigadores encontraron que el apoyo de conectar los relojes (en este caso, la tabla de madera) podría servir como un tipo de canal de comunicación entre los relojes, que podrían utilizarlo para el intercambio de energía. La rigidez, el grosor y la masa de este apoyo pueden influir en la manera en que se sincronizan los relojes y la forma inexacta en que se convierten, dijeron los investigadores.

Christiaan HuygensHace mucho tiempo Huygens sugirió que el comportamiento síncrono de los relojes que había observado podría ser causado por "las vibraciones imperceptibles de la viga sobre la que están colgando", dijo Peña. Huygens "era tan brillante que había dado la explicación correcta de su descubrimiento sin utilizar una sola ecuación".

Estos hallazgos sugieren que queda mucho por conocer acerca de cómo se comportan los relojes de péndulo acoplados, dijo Peña. "Hay secretos que aún están ocultos para ser revelados y, por lo tanto, son necesarios más estudios de este sistema con el fin de conocer más detalles sobre el complejo e intrigante fenómeno de la sincronización", dijo Peña.

Una mejor comprensión de la sincronización podría tener implicaciones tecnológicas y biológicas. Por ejemplo, considera dos rotores montados sobre un soporte elástico. "Un ejemplo conocido de este tipo de dispositivos es una lavadora", dijo Peña. Bajo ciertas condiciones, los rotores pueden sincronizarse para girar en la misma dirección o en direcciones opuestas, dijo.

La sincronización de estos rotores en direcciones opuestas es muy conveniente, ya que esto reducirá o incluso eliminará las vibraciones de la máquina de lavado mientras que sus rotores están operando, dijo Peña. Sin embargo, no se desea la sincronización de estos rotores en el mismo sentido en absoluto, debido a las fuertes vibraciones que pueden provocar efectos nocivos e indeseables, explicó.

"Algo similar ocurre en los organismos vivos", dijo Peña. "Por ejemplo, en el interior del cuerpo humano, hay varios ritmos biológicos - la respiración, el ritmo cardíaco y la perfusión sanguínea, sólo para mencionar algunos de ellos. Se ha encontrado que cuando algunos de estos ritmos se sincronizan entre sí, el consumo de energía es mínimo, por lo tanto en este caso, el inicio de la sincronización es beneficioso. Por otro lado, la sincronización también puede ser peligrosa o perjudicial. Es ampliamente aceptado que el proceso de generación de las convulsiones se asocia estrechamente con la sincronización anormal de las neuronas".

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 29 de marzo en la revista Scientific Reports. Los relojes usados ​​en los experimentos están ahora en un museo junto a la fábrica de relojes monumentales Relojes Centenario de Zacatlán, México, donde se hicieron los relojes.

Diario de referencia: The sympathy of two pendulum clocks: beyond Huygens’ observations

Modificado por última vez enLunes, 04 Abril 2016 22:01