¿Cómo funciona un péndulo?

Conceptos básicos

Un péndulo funciona utilizando la gravedad para transferir energía potencial a energía cinética y viceversa. La cantidad total de energía en el péndulo es determinada por el tamaño de la masa en el extremo del péndulo y la altura de la masa se eleva por encima de su posición original. Como el péndulo hace pivotar, la energía total se conserva, lo que significa que se mantiene constante.

Energía potencial

Para una masa elevada a una altura, como con un péndulo, energía potencial se define como el producto de la masa del objeto, la aceleración de la gravedad y la altura a la que se levanta. La ecuación se representa como esto:P = mghLa altura se mide verticalmente, por lo que cualquier movimiento lateral implicados en el aumento de la masa no está incluido en los cálculos.

Energía cinética

Gravedad actúa sobre la masa tan pronto como se libera. La masa se acelera hasta que alcanza la parte inferior de su columpio y luego se desacelera mientras que viaja a lo largo de su mejora. Se detiene momentáneamente en la parte superior del oscilación y luego invierte en curso. La energía cinética como la masa viaja a través de su arco se define como la mitad la masa veces el cuadrado de la velocidad. La ecuación es:K = 0.5mV ^ 2

Total de energía

La energía total se define como la suma de la energía potencial y cinética en cualquier punto dado a lo largo del arco. Como la masa viaja hacia abajo de su arco, la altura disminuye, que disminuye la energía potencial. Al mismo tiempo, la velocidad va en aumento, lo que aumenta la energía cinética. El revés es verdad, como la masa viaja a través de su mejora. Los cambios de altura son proporcionales en los cambios del cuadrado de la velocidad para que la energía total permanece constante.

Puntos de especial

En la parte superior del oscilación, la velocidad de la masa se reduce a cero. Esto significa que la energía cinética es cero en la parte superior del swing y que la energía potencial es igual a la energía total. En la parte inferior de la oscilación, la altura se reduce a cero. Esto significa que la energía potencial se reduce a cero y la energía cinética es igual a la energía total.

Arrastre

En un vacío, una vez que un péndulo se encuentra en movimiento, continuará hasta la misma altura desde la que fue lanzado para una cantidad infinita de tiempo de balanceo. Sólo cambiará su curso si alguna fuerza exterior actúa sobre él. En la atmósfera, el aire crea fricción sobre la masa que oscila a una altura ligeramente inferior con cada oscilación. Finalmente, la fricción supera la energía en el péndulo y se detiene.


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