Pendul simplu vs. Pendul compus
Pendulele sunt un tip de obiecte care prezintă mișcări oscilatorii periodice. Pendulul simplu este forma de bază a pendulului, cu care suntem mai familiarizați, în timp ce pendulul compus este o formă extinsă a pendulului simplu. Ambele dispozitive sunt foarte importante în înțelegerea unor domenii precum mecanica clasică, undele și vibrațiile și alte domenii conexe din fizică. În acest articol, vom discuta ce sunt pendulul simplu și pendulul compus, funcționarea lor, formulele matematice care descriu mișcarea pendulului simplu și pendulului compus, aplicațiile acestor două, asemănările dintre pendulul simplu și pendulul compus și în sfârșit diferența dintre pendul simplu și pendulul compus.
Pendul simplu
Pendulul simplu este format dintr-un pivot, o sfoară și o masă. Pentru ușurința calculelor, se presupune că șirul este neelastic și are masă zero, iar vâscozitatea aerului pe masă este neglijabilă. Coarda este pivotată, iar masa este atârnată de sfoară, astfel încât să poată oscila liber. Singurele forțe care acționează asupra masei sunt forța gravitațională și tensiunea corzii. Se spune că mișcarea unui pendul simplu pentru unghiuri foarte mici este sub forma unor oscilații armonice simple. Mișcarea armonică simplă este definită ca o mișcare sub forma a=– (ω^2) x unde „a” este accelerația și „x” este deplasarea față de punctul de echilibru. Termenul ω este o constantă. O mișcare armonică simplă necesită o forță de restabilire. În acest caz, forța de restabilire este câmpul de forță conservativ al gravitației. Energia mecanică totală a sistemului este conservată. Perioada de oscilație este dată de unde l este lungimea șirului și g este accelerația gravitațională. Dacă este prezentă vâscozitate sau orice altă forță de amortizare, sistemul este identificat ca o oscilație amortizată.
Pendul compus
Pendulul compus, cunoscut și sub numele de pendul fizic, este o extensie a pendulului simplu. Pendulul fizic este orice corp rigid care este pivotat astfel încât să poată oscila liber. Pendulul compus are un punct numit centru de oscilație. Acesta este plasat la o distanță L de pivot unde L este dat de L=I/mR; aici, m este masa pendulului, I este momentul de inerție asupra pivotului și R este distanța până la centrul de masă de la pivot. Perioada de oscilație pentru pendulul fizic este dată de T=L este cunoscută ca lungimea de rotație.
Care este diferența dintre pendulele simple și cele compuse?
• Perioada și, prin urmare, frecvența pendulului simplu depinde doar de lungimea coardei și de accelerația gravitațională. Perioada și frecvența pendulului compus depind de lungimea rotației, momentul de inerție și masa pendulului, precum și de accelerația gravitațională.
• Pendulul fizic este scenariul real al pendulului simplu.
