De Gids. Jaargang 161

[p. 829]

Dirk van Delft
De slinger van Foucault

Nergens heb ik een kortere slinger van Foucault gezien dan in het Fysisch Kabinet van Teylers Museum. Hij meet 42 centimeter, is in 1855 gemaakt door de Haarlemse instrumentmaker Willem Logeman en kostte toenmalig directeur Jacob van Breda de somma van f 116,35. Van Breda, de opvolger van Martinus van Marum, mocht in Teyler graag nieuwe verschijnselen demonstreren - in overeenstemming met de Nederlandse negentiende-eeuwse gewoonte om origineel onderzoek aan anderen te laten.

Logeman, tevens laboratoriumassistent, heeft er iets elegants van gemaakt. Op een mahoniehouten tafeltje met drie verstelbare koperen voeten rust een glazen stolp. Binnen hangt een ijzeren bol aan een draad, aan het begin van de proef uit evenwicht getrokken door een elektromagneet. Zodra de stroom wegvalt, start de slingerbeweging, ongehinderd door tocht. Terwijl de bol heen en weer wiegt, aan de uiteinden rakelings over een gradencirkel scherend, valt het op dat het slingervlak schijnbaar roteert als gevolg van de draaiing van de aarde. In werkelijkheid houdt het vlak, gedwongen door de wetten van de klassieke mechanica, zijn oriëntatie juist vast, zij het ten opzichte van de vaste sterren. Anders gezegd: de slinger verraadt de aardrotatie.

Ongetwijfeld heeft Logemans toestel netjes gefunctioneerd, maar aansprekender is de proef waarmee Léon Foucault in het voorjaar van 1851 een volgepakt Panthéon verraste. Het was de culminatie van een serie experimenten waaraan de Parijzenaar op 3 januari van dat jaar in het souterrain van het ouderlijk huis begon. Gebruikte hij daar een koperen bol van 5 kilo aan een koord van 2 meter (dat bij de eerste poging knapte), na bemiddeling van Louis-Napoléon Bonaparte wist Foucault deze maten op te schalen tot 28 kilo aan 67 meter. Met majestueuze, trage slagen van zestien seconden elk was deze slinger pas na uren uitgedempt. Onder uit de bol stak een pen die zich in de omkeerpunten van de beweging steeds opnieuw door

[p. 830]

Willem Logeman, De slinger van Foucault

[p. 831]

een ringvormige dam van vochtig zand ploegde. Na vijf uur was het slingervlak over zestig graden gedraaid, met de wijzers van de klok mee.

Zelf zag ik de slinger van Foucault voor het eerst gedemonstreerd in 1970, tijdens een college mechanica van dr. J. de Nobel in de grote collegezaal van het Kamerlingh Onnes-laboratorium. Nadat het touwtje dat de bol opzijhield was doorgebrand, en de pen in zijn beweging naar het andere uiteinde aanvankelijk precies tussen twee stokjes door schoof, kegelde hij na enkele minuten de verkeerde omver. Zo werd te Leiden aangetoond dat de zon alsnog in het westen opkomt.

Het was Heike Kamerlingh Onnes die in 1879 in zijn proefschrift Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde de slinger van Foucault aan een diepgaande wiskundige analyse onderwierp. Het probleem is dat het draai-effect in zijn zuivere vorm alleen op de noord- en zuidpool valt waar te nemen. Op de evenaar is het geheel afwezig en op gematigde breedtes spelen er Coriolis-krachten van het soort dat de kermisbezoeker opmerkt zodra hij in een draaimolen een sleutelbos naar een kennis werpt.

Waar Foucault in Parijs vaag van een ‘sinusfactor’ sprak en er verder het zwijgen toe deed, zocht Onnes in Groningen de zaak tot op de bodem uit. Ook ontwierp hij vernuftige experimenten om zijn theorie op de proef te stellen. Voor de uitvoering was hij aangewezen op een bedompte kelderruimte, het ‘cyclopenhol’, waar een slinger langer dan 1,2 meter niet paste. Vanwege trillingen in het laboratorium zag hij zich bovendien genoodzaakt de proeven 's nachts bij petroleumlicht uit te voeren.

In 1864 trad Volkert van der Willigen aan als conservator van het Fysisch Kabinet. Kort na zijn aantreden in Teyler startte het huistijdschrift Archives du Musée Teyler. De eerste vier fascikels, samen deel 1, verschenen in 1868 bij de Erven Loosjes. In het voorlaatste artikel, ‘Le Pendule Foucault’, buigt Van der Willigen zich over de beroemde slingerproef. Na de sensatie van het Panthéon had hij in Deventer wat geëxperimenteerd, maar dat was op niets uitgelopen.

In Teylers Ovale Zaal hing Van der Willigen een loden bol aan een koord van bijna 11 meter. Om de draaiing van het slingervlak te meten diende, aldus de tekening in de Archives, een vergelijkbare horizontale gradenboog als Willem Logeman in 1855 bij zijn toestel gebruikte. Ruim twee maanden liet Van der Willigen de slinger baantjes trekken. ‘Hoewel de verkregen resultaten misschien van weinig

[p. 832]

belang zijn,’ schrijft de conservator in zijn artikel, ‘meen ik ze toch te moeten openbaren en de Archives zijn daartoe de geëigende plek.’ Volgen vele kolommen met metingen en berekeningen, weergegeven in uitvouwbare tabellen. Maar waar het toe leidt blijft duister.

Wist Kamerlingh Onnes van Van der Willigens geploeter in Haarlem? Van 1871 tot 1873 werkte hij, na een door de Rijksuniversiteit Groningen uitgeschreven studentenprijsvraag te hebben gewonnen, in Heidelberg bij Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff. De laatste deed Onnes de suggestie van Foucaults proef een handzame versie voor practicumdoeleinden te bouwen en in één moeite door de sinuswet te controleren. Spoedig dijde het project uit en terug in Groningen besloot Onnes er zijn promotieonderwerp van te maken. Zijn aanpak was kenmerkend: met de grootste zorg toestellen ontwerpen, precisiemetingen verrichten, en alles in een breed theoretisch kader plaatsen.

Onnes' slinger, lang zo fraai niet als die van Willem Logeman, is niet meer. Ook zijn Leidse Natuurkundig Laboratorium, later naar hem vernoemd, heeft afgedaan. Dat zal Teyler niet gebeuren: kunst houdt wetenschap in leven.