▷ Pendolo

Questo articolo spiega cosa sono i pendoli e quali sono le loro caratteristiche. Inoltre, potrai vedere quali sono i diversi tipi di pendoli.

Cos’è un pendolo?

Un pendolo è costituito da una massa sospesa ad un punto fisso e capace di oscillare liberamente. In altre parole, il pendolo è un sistema fisico composto da una massa sospesa ad un punto fisso mediante un filo o una fune e che può oscillare liberamente tra due estremi.

Quando la massa del pendolo viene spostata dalla sua posizione di riposo, cioè dalla posizione di equilibrio, e poi rilasciata, la massa accelera verso la sua posizione di equilibrio sotto l’influenza della gravità. Successivamente la massa inizierà ad oscillare da un lato all’altro finché non si fermerà nella sua posizione di equilibrio a causa dell’attrito con l’aria.

Ad esempio, il movimento di un pendolo è chiaramente visibile in un orologio a pendolo, il cui peso oscilla ripetutamente da sinistra a destra per misurare il tempo. Pertanto, il movimento oscillatorio compiuto da un pendolo è chiamato movimento pendolare .

Il pendolo semplice

Il pendolo semplice , chiamato anche pendolo matematico o pendolo ideale , è un sistema composto da una particella di massa sospesa ad un punto fisso mediante un filo di una certa lunghezza.

In fisica il pendolo semplice viene utilizzato per studiare il moto oscillatorio di una massa sospesa. Se si applica una forza alla massa, questa oscillerà da un lato all’altro passando per la sua posizione di equilibrio e descriverà quindi un movimento oscillatorio.

Inoltre in fisica, nel pendolo semplice, si trascura l’attrito della massa con l’aria, per cui si presuppone che il pendolo oscilli indefinitamente e che tutte le oscillazioni abbiano la stessa ampiezza.

➤ Vedi: Pendolo semplice (fisica)

Caratteristiche del pendolo semplice

Il pendolo semplice è definito dalle seguenti caratteristiche o parti:

Lunghezza (ℓ) : è la lunghezza del filo che va dal punto fisso del pendolo semplice al baricentro dell’oggetto che effettua il movimento del pendolo.
Oscillazione : è l’arco percorso dalla massa tra le posizioni estreme del pendolo semplice più il suo ritorno alla posizione iniziale.
Periodo (T) : è il tempo necessario per completare un’oscillazione.
Frequenza (f) : è il numero di oscillazioni che compie il pendolo semplice nell’unità di tempo.
Angolo (θ) : è l’angolo formato dal filo del pendolo e dalla verticale.
Ampiezza (Θ) : è l’angolo formato dalla verticale e dalla corda del pendolo semplice quando si trova nella posizione estrema.

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Formule semplici del pendolo

L’equazione del moto oscillatorio di un pendolo semplice è:

$\theta=\Theta\cdot\text{sin}(\omega\cdot t+\phi)$

Oro:

$\theta$

è l’angolo formato dal filo del pendolo semplice e dal filo.
$\Theta$

è l’ampiezza del pendolo semplice.
$\omega$

è la pulsazione o frequenza angolare del pendolo semplice.
$t$

è l’istante in cui viene calcolato l’angolo.
$\phi$

è la fase iniziale del pendolo semplice.

D’altra parte, la formula per calcolare il periodo di un pendolo semplice con oscillazioni di piccola ampiezza è la seguente:

$\displaystyle T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}}$

Oro:

$T$

è il periodo del pendolo semplice.
$\ell$

è la lunghezza del filo del pendolo semplice.
$g$

è l’accelerazione di gravità, il cui valore sulla Terra è 9,81 m/s ² .

Tipi di pendoli

I tipi di pendoli sono:

Pendolo semplice.
Pendolo composto.
Pendolo cicloidale.
Doppio pendolo.
Pendolo di Foucault.
Torsione del pendolo.
Pendolo sferico.

Di seguito potete vedere in cosa consiste ogni tipologia di pendolo, ad eccezione del pendolo semplice, il cui funzionamento è già stato spiegato dettagliatamente sopra. Allo stesso modo, va notato che esistono altri tipi di pendoli, ma vengono utilizzati molto meno spesso.

Pendolo composito

Il pendolo composto , chiamato anche pendolo fisico , è qualsiasi corpo rigido che può oscillare liberamente attorno ad un asse orizzontale fisso, che non passa per il suo centro di massa.

Pendolo cicloidale

Il pendolo cicloidale si basa sulla curva geometrica chiamata cicloide, che è la curva che descrive un punto su un cerchio mentre rotola in linea retta senza scivolare.

Doppio pendolo

Il doppio pendolo è un sistema costituito da due pendoli, in modo tale che un secondo pendolo è sospeso a un altro pendolo avente un’estremità superiore fissa. In generale è l’unione di due pendoli semplici.

Questo tipo di pendolo ha due gradi di libertà, che sono gli angoli che ciascun pendolo forma con la verticale.

Pendolo di Foucault

Il pendolo di Foucault è un pendolo che può oscillare liberamente su qualsiasi piano verticale. Questo tipo di pendolo deve il suo nome al fisico francese Léon Foucault, che lo inventò.

Come curiosità, questo tipo di pendolo può essere utilizzato per dimostrare la rotazione della Terra.

torsione del pendolo

Il pendolo di torsione è un tipo di pendolo costituito da un filo o un filo sospeso verticalmente con l’estremità superiore fissa e, d’altra parte, da un corpo sospeso alla sua estremità inferiore che fa ruotare il filo.

Tipicamente, un corpo con un momento di inerzia noto o facilmente calcolabile pende dall’estremità inferiore del pendolo di torsione, come un disco o un cilindro. Pertanto, il disco o cilindro esegue un movimento rotatorio oscillatorio il cui asse è la filettatura verticale.

pendolo sferico

Il pendolo sferico è un pendolo che può oscillare nello spazio. In altre parole, un pendolo sferico è come un pendolo semplice ma invece di oscillare su un unico piano, può oscillare nello spazio.

Ad esempio, il pendolo di Foucault è un pendolo sferico, poiché non oscilla solo su un piano come il pendolo semplice, ma oscilla piuttosto in tre dimensioni.