Movimiento de un péndulo:
Péndulo simple y péndulo
físico.
El péndulo simple es un sistema ideal constituido por un cuerpo de masa m
suspendido de un punto fijo mediante un hilo de masa despreciable cuya longitud
puede regularse .La longitud se mide desde el centro de masas hasta el punto de
suspensión.
En un péndulo en movimiento, el peso
se puede descomponer en dos
elementos:
- La componente en la dirección del movimiento, o fuerza
tangencial (FD). Una componente p-erpendicular a la anterior
(FP), que está compensada por la tensión del hilo (FT).
Cuando los desplazamientos de la lenteja con
respecto a la vertical son pequeños, el movimiento
pendular se corresponde aproximadamente con un
movimiento armónico simple cuyo período T es:
siendo l la longitud del hilo y g la
aceleración de la gravedad.
Esquema de un péndulo simple,
formado por un cuerpo suspendido de
un hilo inextensible cuya masa se
considera insignificante.
La fuerza de restitución es la componente
tangencial de la fuerza total:
1
2
Por I. la frecuencia angular de un péndulo
simple con amplitud pequeña es:
3
Las relaciones de frecuencia y periodo
correspondientes:
4
5
si el desplazamiento angular máximo es ,
el periodo T está dado por
6
EJEMPLO
Un péndulo físico o péndulo compuesto es cualquier cuerpo rígido que pueda oscilar
libremente en el campo gravitatorio alrededor de un eje horizontal fijo, que no pasa
por su centro de masa.
El péndulo físico es un sistema con un solo grado de
libertad; el correspondiente a la rotación alrededor del
eje fijo . por un angulo 0.
La ecuación de la dinámica de rotación se escribe
IO·a =-mgxsenq
Donde x es la distancia entre el centro de masa y el
centro de oscilación O. IO es el momento de inercia del
cuerpo respecto del eje de rotación que pasa por O.
Cuando el cuerpo se desplaza como se muestra, el peso
mg causa una torca de restitución:
El movimiento es aproximadamente armónico
simple. Con esta aproximación: