Existem vários tipos de pêndulos, como: os pêndulos físicos, de torção, cônicos, de Foucalt, duplos, espirais, de Karter e invertidos, mas o que vamos falar é o mais simples de todos.
Retirado do sítio do Museu da Física da Escola Secundária Alexandre Herculano
Quando o corpo se encontra na posição vertical, este encontra-se em repouso, isto é, na sua posição de equilíbrio, sendo apenas lhe aplicada a força gravítica ou peso e a tensão que o fio faz sobre o corpo. Mas quando este se encontra em movimento, tanto a direção, como a intensidade das forças aplicadas vão variando.
A força resultante segundo a direção do movimento é descrita pela seguinte equação:
Fr = Px (=) Fr = m x g x sinα
A força resultante segundo a componente vertical ao movimento é descrita pela seguinte equação:
Fr = T - Py (=) Fr = T - m x g x cosα
Como nós sabemos que Fr = axm, e que como o corpo na posição de repouso contém apenas aceleração centrípeta, então para descobrirmos o valor de T, a equação irá ficar do seguinte modo:
T = m x g x cosα + m x v/l 2
Na posição de equilíbrio a velocidade do pêndulo é máxima, assim como a tensão do fio.
Quando o corpo se encontra na sua posição extrema, ângulo máximo, atuam nele a tensão do fio, que se torna mínima, o peso do corpo e a força resultante tangente à trajetória, pois a força resultante é decomposta num sistema de eixos ligados ao pêndulo, mas neste caso, a força resultante normal é nula.
Através da posição extrema do corpo, iremos obter o valor da tensão do fio e também a aceleração tangencial.
Como sabemos a Fr=a x m, mas como a aceleração normal é nula , desse modo , a força resultante normal também será nula.
Então para chegar ao valor do T, recorremos à seguinte expressão:
T= m x g x cosαmax
Como a força resultante tangencial é igual ao peso tangencial, poderemos encontrar a aceleração tangencial através da seguinte equação:
at = g x sinαmax
Neste movimento a aceleração tem duas componentes, a aceleração normal e a aceleração tangencial, na qual estas variam o seu valor ao longo do movimento.
- A aceleração normal é aquela que se vai modificando conforme a velocidade isto é, a sua aceleração é nula quando o corpo atinge o ponto máximo pois a sua velocidade também é nula, mas a aceleração é máxima quando o corpo se encontra na posição perpendicular ao solo, pois a sua velocidade é máxima nesse mesmo ponto.
- A aceleração tangencial é aquela que se vai modificando conforme o ângulo que o pêndulo faz com a horizontal, sendo assim, a aceleração tangencial é nula quando o ângulo formado é mínimo e o valor da aceleração tangencial é máximo quando o ângulo formado também é máximo. O pêndulo gravítico pode ser utilizado com vários fins, desde de marcar os tempos a ilusões óticas. Fiquemos com um exemplo:
Retirado de NatSciDemos Youtube
REALIZADO POR:
Ana Moreira
Daniela Pinto
Emília Silva
Liliana Santos
12ºA
Ano lectivo 2012/2013
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