Como funciona um pêndulo?

Escrito por grant d. mckenzie | Traduzido por ricardo soares
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Um pêndulo funciona usando a gravidade para transferir a energia potencial em energia cinética e vice-versa. A quantidade de energia total do pêndulo é determinada pela massa no final do pêndulo e a altura em que a massa está elevada acima da sua posição original. Conforme o pêndulo se movimenta, a energia total é conservada, o que significa que se mantém constante.

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Energia potencial

Para uma massa elevada a uma altura, assim como com em um pêndulo, a energia potencial é definida como o produto da massa do objeto, a aceleração da gravidade e a altura em que se encontra. A equação é representada como a seguinte: P = m.g.h A altura é medida verticalmente, portanto, qualquer movimento lateral envolvido na elevação da massa não está incluído nos cálculos.

Energia cinética

A gravidade atua sobre a massa assim que ela for lançada. A massa acelera até atingir a parte inferior do seu balanço e então desacelera conforme viaja para cima. Ela para momentaneamente na parte superior da oscilação e depois inverte o seu percurso. A energia cinética usada conforme a massa viaja através do seu arco é definida como metade da massa vezes o quadrado da velocidade. A equação é a seguinte: K = 0,5mV^2

Energia total

A energia total é definida como a soma da energia potencial e cinética em qualquer ponto dado ao longo do arco. Conforme a massa percorre o seu arco, a altura diminui, o que também diminui a energia potencial. Ao mesmo tempo, a velocidade aumenta, o que aumenta a energia cinética. O mesmo vale para o inverso à medida que a massa sobe. As mudanças na altura são proporcionais às mudanças do quadrado da velocidade, de modo que a energia total permaneça constante.

Pontos especiais

Na parte superior da oscilação, a velocidade da massa é reduzida a zero. Isso significa que a energia cinética é zero no topo do arco e que a energia potencial é igual à energia total. Na parte inferior do balanço, a altura é reduzida a zero. Isso significa que a energia potencial é reduzida a zero e a energia cinética é igual à energia total.

Atrito

No vácuo, uma vez que um pêndulo for colocado em movimento, continuará balançando-se na mesma altura de onde foi liberado por uma quantidade infinita de tempo. Só mudará o seu curso se alguma força externa agir sobre ele. Na atmosfera, o ar cria atrito sobre a massa, dessa forma, ela oscila a uma altura ligeiramente inferior a cada balanço. Eventualmente, o atrito supera a energia do pêndulo e ele para.

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