Pada 3 Februari 1851, seorang warga Prancis berusia 32 tahun — yang putus sekolah kedokteran dan mencoba-coba fotografi — secara definitif menunjukkan bahwa Bumi memang berotasi, mengejutkan pendirian ilmiah Paris.
Bertindak berdasarkan firasat, Léon Foucault telah menentukan bahwa ia dapat menggunakan pendulum untuk menggambarkan efek gerakan Bumi. Dia memanggil sekelompok ilmuwan, memikat mereka dengan catatan yang menyatakan, "Anda diundang untuk melihat Bumi berputar." Foucault menggantung pendulum dari langit-langit Ruang Meridian Observatorium Paris. Saat ia melayang di udara, ia menelusuri pola yang secara efektif membuktikan bahwa dunia berputar pada poros.
Sebulan kemudian, Foucault berbagi eksperimennya dengan seluruh Paris di gedung Pantheon yang megah. Menurut American Physical Society, ia menangguhkan dari kubah tinggi Pantheon, sebuah bob kuningan seberat 61 pon dengan kabel 220 kaki. Ketika berayun ke depan dan ke belakang, ujung runcing dari jejak itu menelusuri garis-garis di pasir yang telah dituangkan ke platform kayu. Seiring waktu, sudut garis-garis ini berubah, memberi kesan kepada anggota audiensi bahwa arah perjalanan bandul bergeser di bawah pengaruh gerakan rotasi yang tidak dipahami — yaitu gerakan Bumi.
Foucault mampu menunjukkan konsep ilmiah dengan cara yang mudah dipahami oleh kebanyakan orang, kata Rebecca C. Thompson, kepala penjangkauan publik untuk APS. Selama berabad-abad, sudah menjadi kepercayaan umum bahwa Bumi berputar pada poros. Tapi itu Foucault yang menghilangkan keraguan yang tersisa untuk selamanya, membangun fenomena dengan kuat di bidang fakta. "Ini benar-benar memulai pergeseran budaya untuk secara fundamental memahami alam semesta kita secara berbeda, " kata Thompson.
Eksperimen itu sukses, menarik banyak orang Paris yang terpesona dan melambungkan Foucault menjadi terkenal. Pendulum berdasarkan perhitungan Foucault mulai muncul di seluruh dunia — dan masih merupakan fitur ikon dari banyak museum sains di AS dan negara-negara lain.
Institusi Smithsonian menjadikan pendulum sebagai titik fokus Museum Sejarah dan Teknologi (yang kemudian menjadi Museum Nasional Sejarah Amerika). Bangunan itu — yang dibuka pada 1964 di National Mall di Washington, DC — dirancang dengan sengaja untuk mengakomodasi sebuah pendulum. Itu tergantung dari langit-langit lantai tiga dan membentang 71 kaki melalui pusat bangunan, di mana ia berayun perlahan dan berirama melintasi lingkaran yang terpesona di lantai pertama. Pendulum Smithsonian dimaksudkan untuk dilihat dari atas, di lantai dua.
Aparat pendulum yang terinspirasi Foucault di museum CosmoCaixa di Barcelona, Spanyol. Saat jalur pendulum bergeser karena rotasi Bumi, bob secara bertahap akan menjatuhkan semua batang vertikal di sekitar lingkaran. (Wikimedia Commons) Melihat ke bawah, pengunjung akan melihat bob berongga kuningan simetris dengan berat sekitar 240 pound dan berbentuk seperti tetesan air mata terbalik. Saat bergerak bolak-balik — difasilitasi oleh dorongan elektromagnetik untuk membuatnya terus berayun meskipun ada hambatan udara dan getaran pada kabel — kabel itu akan merobohkan pin setinggi satu atau dua inci yang berdiri di titik-titik tetap di sepanjang lingkaran kecil. Seiring waktu, pemirsa dapat melihat arah perubahan ayunan bandul, menyiratkan bahwa Bumi berputar di bawah mereka.
Pendulum Smithsonian, seperti semua pendulum lainnya, bergerak sesuai dengan hukum sinus Foucault, yang memprediksi seberapa besar jalur pendulum akan terdistorsi setiap hari berdasarkan garis lintangnya. Tidak ada kekuatan eksterior, pendulum akan berayun bolak-balik dalam satu pesawat selamanya - tidak akan ada pergeseran sudut bertahap. Tapi Bumi berputar, jadi ceritanya tidak sesederhana itu.
Karena semua titik di permukaan bumi berotasi sebagai satu kesatuan, maka semua titik yang terletak di bagian yang lebih luas dari planet ini — lebih dekat ke garis khatulistiwa — harus mencakup lebih banyak meter setiap detik (yaitu, bergerak lebih cepat) untuk “mengikuti” dengan titik-titik yang ditelusuri. lingkaran yang lebih kecil setiap hari di garis lintang utara dan selatan yang ekstrim. Meskipun mereka tidak merasakannya, seseorang yang berdiri di Quito, Ekuador, bergerak dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada di Reykjavik, Islandia.
Karena setiap ayunan bandul membawanya dari titik lebih jauh dari garis khatulistiwa ke titik lebih dekat ke garis khatulistiwa dan sebaliknya, dan kecepatan pada titik-titik ini berbeda, jalur pendulum secara halus terdistorsi dengan setiap ayunan, secara bertahap diinjak menjauh dari orientasi aslinya. Tingkat efek ini tergantung pada di mana di Bumi pendulum itu berayun.
Di Kutub Utara — di mana perubahan kecil dalam lintang memiliki implikasi besar — jalur yang dilacak oleh pendulum akan bergeser melalui 360 derajat penuh hanya dalam 24 jam, jelas Thompson. Di khatulistiwa, sementara itu, gerakan pendulum tidak akan terlihat menyimpang sama sekali.
Menggunakan hukum sinusnya, Foucault meramalkan bahwa jalur pendulumnya di Paris akan bergeser 11, 25 derajat setiap jam, atau 270 derajat dalam sehari. Dan itu benar.
Pendulum Smithsonian akhirnya dinonaktifkan karena alasan itu tidak ada hubungannya dengan sejarah Amerika, fokus baru dari Museum Sejarah dan Teknologi sebelumnya. (Arsip Institusi Smithsonian) Hukum sinusnya memungkinkan siapa pun dengan landasan yang layak dalam trigonometri untuk menggunakan pendulum untuk menentukan garis lintangnya. Tetapi kebanyakan, di museum-museum di seluruh dunia, pendulum telah menjadi objek yang memunculkan keajaiban.
Seperti ikon gajah yang menyambut pengunjung di rotunda Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian, bandul di museum Sejarah dan Teknologi adalah tempat pertemuan, latar belakang yang mencolok untuk refleksi dan pendidikan. “Itu sangat mirip air mancur di taman, ” kata Peter Liebhold, seorang kurator di divisi pekerjaan dan industri di American History Museum.
Anak-anak dan orang dewasa sama-sama menatap pendulum itu, merenungkan gerakan dan maknanya. Suatu pagi di tahun 1998, sebelum museum dibuka, kabel itu patah, mengirim bob besar meluncur ke lantai, nyaris kehilangan seorang staf.
Alih-alih memperbaiki kabel, museum memilih untuk pensiun pendulum Foucault. Direkturnya pada saat itu memutuskan perangkat itu tidak ada hubungannya dengan Amerika atau sejarah, kata Liebhold.
Keputusan itu membagi staf. “Ada hugger pendulum dan pembenci pendulum, ” kata Liebhold. Karyawan pro-pendulum mengatakan itu keren dan menyenangkan untuk ditonton. Kelompok anti-pendulum percaya itu tidak menambah banyak upaya museum untuk mengajar masyarakat tentang sejarah dan budaya Amerika.
Meskipun Liebhold mengatakan dia berada di kamp pembenci, dia percaya pendulum memiliki tempat mereka, di tempat lain. Sebuah pendulum "membuat massa lebih percaya pada kekuatan sains, " katanya.
Thompson setuju, dan mencatat bahwa sementara pendulum tidak lagi diperlukan untuk membuktikan bahwa Bumi berotasi, "akan bermanfaat jika kita dapat melibatkan anak-anak dalam sains."
