¿Cómo funciona un péndulo?

Escrito por grant d. mckenzie | Traducido por natalia navarro
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¿Cómo funciona un péndulo?
Péndulo. (spinning pendulum image by jimcox40 from Fotolia.com)

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Básicos

Un péndulo funciona usando la gravedad para transferir una energía potencial a energía cinética y de vuelta. La cantidad de energía total en el péndulo está determinada por el tamaño de la masa en el extremo de éste y la altura a la que la masa está elevada sobre su posición original. A medida que el péndulo se balancea, la energía total se conserva, lo que significa que permanece constante.

Energía potencial

Para una masa elevada a una altura, como en un péndulo, la energía potencial se define como el producto de la masa del objeto, la aceleración de la gravedad y la altura a la que se eleva. La ecuación se representa así: P = mgh La altura se mide verticalmente, de modo que cualquier movimiento lateral implicado en elevar la masa no se incluye en los cálculos.

Energía cinética

La gravedad actúa en la masa tan pronto como ésta se libera. La masa se acelera hasta que alcanza la parte inferior de su balanceo, y después se desacelera mientras sube. Se para momentáneamente en la parte superior del balanceo y después invierte el curso. La energía cinética usada mientras la masa viaja a través de su arco se define como la mitad de la masa por el cuadrado de la velocidad. La ecuación es: K = 0.5mV^2

Energía total

La energía total se define como la suma de la energía potencial y la cinética en cualquier punto dado a lo largo del arco. Mientras la masa baja por el arco, la altura disminuye, lo que hace decrecer la energía potencial. Al mismo tiempo, la velocidad aumenta, lo que incrementa la energía cinética. Sucede lo contrario al subir la masa. Los cambios en la altura son proporcionales a los cambios del cuadrado de la velocidad, de modo que la energía total permanece constante.

Puntos especiales

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

Arrastre

En un vacío, una vez que un péndulo se pone en marcha, continuará balanceándose hasta la misma altura en la que se liberó durante una cantidad de tiempo infinita. Sólo cambiará su curso si alguna fuerza externa actúa sobre sí. En la atmósfera, el aire crea arrastre en la masa, de modo que se balancea lentamente a una altura menor con cada vuelta. Eventualmente, el arrastre supera a la energía en el péndulo y se para.

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