▷ Pêndulo

Este artigo explica o que são pêndulos e quais são suas características. Além disso, você poderá ver quais são os diferentes tipos de pêndulos.

O que é um pêndulo?

Um pêndulo consiste em uma massa suspensa em um ponto fixo e capaz de oscilar livremente. Em outras palavras, o pêndulo é um sistema físico composto por uma massa suspensa em um ponto fixo por um fio ou corda e que pode oscilar livremente entre dois extremos.

Quando a massa do pêndulo é movida da sua posição de repouso, isto é, da sua posição de equilíbrio, e depois libertada, a massa acelera em direcção à sua posição de equilíbrio sob a influência da gravidade. Então a massa começará a oscilar de um lado para o outro até parar na posição de equilíbrio devido ao atrito com o ar.

Por exemplo, o movimento de um pêndulo é claramente visível num relógio de pêndulo, cujo peso oscila repetidamente da esquerda para a direita para medir o tempo. Assim, o movimento oscilatório realizado por um pêndulo é denominado movimento pendular .

O pêndulo simples

O pêndulo simples , também chamado de pêndulo matemático ou pêndulo ideal , é um sistema composto por uma partícula de massa suspensa em um ponto fixo por um fio de determinado comprimento.

Na física, o pêndulo simples é usado para estudar o movimento oscilatório de uma massa suspensa. Se uma força for aplicada à massa, ela oscilará de um lado para o outro passando pela sua posição de equilíbrio e, portanto, descreverá um movimento oscilatório.

Além disso, em física, no pêndulo simples, o atrito da massa com o ar é desprezado, por isso supõe-se que o pêndulo oscila indefinidamente e que todas as oscilações têm a mesma amplitude.

➤ Veja: Pêndulo simples (física)

Características do pêndulo simples

O pêndulo simples é definido pelas seguintes características ou partes:

Comprimento (ℓ) : é o comprimento da corda que vai do ponto fixo do pêndulo simples até o centro de gravidade do objeto que realiza o movimento do pêndulo.
Oscilação : é o arco percorrido pela massa entre as posições extremas do pêndulo simples mais seu retorno à posição inicial.
Período (T) : é o tempo necessário para completar uma oscilação.
Frequência (f) : é o número de oscilações que o pêndulo simples faz por unidade de tempo.
Ângulo (θ) : é o ângulo formado pela corda do pêndulo e pela vertical.
Amplitude (Θ) : é o ângulo formado pela vertical e pela corda do pêndulo simples quando este está na posição extrema.

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Fórmulas de pêndulo simples

A equação para o movimento oscilatório de um pêndulo simples é:

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

Ouro:

$\theta$

é o ângulo formado pela corda do pêndulo simples e pela corda.
$\Theta$

é a amplitude do pêndulo simples.
$\omega$

é a pulsação ou frequência angular do pêndulo simples.
$t$

é o instante em que o ângulo é calculado.
$\phi$

é a fase inicial do pêndulo simples.

Por outro lado, a fórmula para calcular o período de um pêndulo simples com oscilações de baixa amplitude é a seguinte:

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

Ouro:

$T$

é o período do pêndulo simples.
$\ell$

é o comprimento da corda do pêndulo simples.
$g$

é a aceleração da gravidade, cujo valor na Terra é 9,81 m/s ² .

Tipos de pêndulos

Os tipos de pêndulos são:

Pêndulo simples.
Pêndulo composto.
Pêndulo cicloidal.
Pêndulo duplo.
Pêndulo de Foucault.
Torção do pêndulo.
Pêndulo esférico.

Abaixo você confere em que consiste cada tipo de pêndulo, exceto o pêndulo simples, cujo funcionamento já foi explicado detalhadamente acima. Da mesma forma, deve-se destacar que existem outros tipos de pêndulos, mas são utilizados com muito menos frequência.

Pêndulo composto

O pêndulo composto , também chamado de pêndulo físico , é qualquer corpo rígido que pode oscilar livremente em torno de um eixo horizontal fixo, que não passa pelo seu centro de massa.

Pêndulo cicloidal

O pêndulo cicloidal é baseado na curva geométrica chamada ciclóide, que é a curva que descreve um ponto em um círculo enquanto ele rola em linha reta sem escorregar.

Pêndulo duplo

O pêndulo duplo é um sistema constituído por dois pêndulos, de modo que um segundo pêndulo fica suspenso em outro pêndulo com extremidade superior fixa. Em geral é a união de dois pêndulos simples.

Esse tipo de pêndulo possui dois graus de liberdade, que são os ângulos que cada pêndulo faz com a vertical.

Pêndulo de Foucault

O pêndulo de Foucault é um pêndulo que pode oscilar livremente em qualquer plano vertical. Este tipo de pêndulo deve o seu nome ao físico francês Léon Foucault, que o inventou.

A título de curiosidade, este tipo de pêndulo pode ser utilizado para demonstrar a rotação da Terra.

torção do pêndulo

O pêndulo de torção é uma espécie de pêndulo constituído por um fio ou fio suspenso verticalmente com a extremidade superior fixa e, por outro lado, um corpo suspenso pela extremidade inferior que gira o fio.

Normalmente, um corpo com um momento de inércia conhecido ou facilmente calculado está pendurado na extremidade inferior do pêndulo de torção, como um disco ou cilindro. Assim, o disco ou cilindro realiza um movimento rotacional oscilatório cujo eixo é o fio vertical.

pêndulo esférico

O pêndulo esférico é um pêndulo que pode oscilar no espaço. Em outras palavras, um pêndulo esférico é como um pêndulo simples, mas em vez de oscilar em um único plano, pode oscilar no espaço.

Por exemplo, o pêndulo de Foucault é um pêndulo esférico, uma vez que não oscila apenas num plano como o pêndulo simples, mas oscila em três dimensões.