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El péndulo simple es un sistema compuesto por un hilo inextensible, sujeto a un soporte, cuyo extremo contiene un cuerpo de dimensiones despreciables, que puede moverse libremente.
Cuando el instrumento se detiene, permanece en una posición fija. Mover la masa unida al extremo del cable a una determinada posición provoca una oscilación alrededor del punto de equilibrio.
El movimiento del péndulo se produce con la misma velocidad y aceleración a medida que el cuerpo pasa por las posiciones del camino que realiza.
Galileo Galileo fue el primero en observar la periodicidad de los movimientos del péndulo y propuso la teoría de las oscilaciones del péndulo.
Además del péndulo simple, existen otros tipos de péndulos, como el péndulo de Kater, que también mide la gravedad, y el péndulo de Foucault, utilizado en el estudio del movimiento de rotación de la Tierra.
Fórmulas de péndulo
El péndulo realiza un movimiento armónico simple, el MHS, y los principales cálculos realizados con el instrumento involucran el período y la fuerza restauradora.
Período de péndulo
El péndulo simple realiza un movimiento clasificado como periódico, ya que se repite en los mismos intervalos de tiempo y se puede calcular a través del período (T).
Dónde,
T es el período, en segundos (s).
L es la longitud del cable, en metros (m).
g es la aceleración debida a la gravedad, en (m / sdos).
A través del período, es posible conocer el intervalo de tiempo más corto para que ocurra el movimiento y esta fórmula debe usarse en pequeñas oscilaciones, cuando el ángulo es menor a 10º.
vea también: Movimiento armónico simple
Fuerza restauradora
La fuerza restauradora (F) es la encargada de hacer que el péndulo vuelva a su posición de equilibrio, ya que la gravedad lo dirige al punto más bajo.
Por la posición a la que se dirige el cuerpo sobre el péndulo, se entiende que la fuerza restauradora es el componente horizontal de la fuerza del peso. Por tanto, su fórmula es:
Dónde,
FX es la fuerza restauradora, en kg.m / sdos, que es equivalente a newton (N).
X es el desplazamiento de la posición de equilibrio, en metros (m).
K es la constante de proporcionalidad, dada por mg / L.
vea también: Fórmulas de física
Conservación de energía en el péndulo
Mira la imagen de abajo. Un péndulo simple se encuentra en su posición de equilibrio, representada por la letra A. Al moverlo hacia la derecha, se posiciona en B y al soltarlo llega a la posición C.
En la posición B, el cuerpo al final del cable adquiere energía potencial. Al soltarlo, hay un movimiento que va a la posición C, provocando que adquiera energía cinética, pero pierda energía potencial al disminuir la altura.
Cuando el cuerpo abandona la posición B y llega a la posición A, en ese punto la energía potencial es cero, mientras que la energía cinética es máxima.
Sin tener en cuenta la resistencia del aire, se puede suponer que el cuerpo en las posiciones B y C alcanza la misma altura y, por tanto, se entiende que el cuerpo tiene la misma energía que al inicio.
Luego se observa que es un sistema conservador y la energía mecánica total del cuerpo permanece constante.
Por tanto, en cualquier punto de la trayectoria la energía mecánica será la misma.
vea también: Energía mecánica
Ejercicios resueltos en péndulo simple
1. Si el período de un péndulo es 2 s, ¿cuál es la longitud de su cable inextensible si en el lugar donde se encuentra el instrumento la aceleración de la gravedad es 9,8 m / s?dos?
dos. (UFRS) Un péndulo simple, de longitud L, tiene un período de oscilación T, en una ubicación dada. Para que el período de oscilación se convierta en 2T, en la misma ubicación, la longitud del péndulo debe aumentarse en:
a) 1 L.
b) 2 L.
c) 3 L.
d) 5 L.
e) 7 L.
3. (PUC-PR) Un simple péndulo oscila, en un lugar donde la aceleración de la gravedad es de 10 m / s², con un período de oscilación igual a 
/2 segundos. La longitud de este péndulo es:
a) 1,6 m
b) 0,16 m
c) 62,5 m
d) 6,25 m
e) 0,625 m
