O que afeta a taxa de oscilação de um pêndulo?

Um pêndulo é um dispositivo simples composto por um peso suspenso por uma corda, arame, metal ou outro material que oscila para frente e para trás. Pêndulos têm sido usados ​​em relógios antigos e similares para marcar o tempo. Princípios científicos governam o que afeta a taxa de oscilação do pêndulo. Esses princípios predizem como um pêndulo se comporta com base em suas características.

TL; DR (muito longo; Não li)

As forças da gravidade, a massa do pêndulo, o comprimento do braço, o atrito e a resistência do ar afetam a taxa de oscilação.

Puxe um pêndulo para trás e solte-o. Você pode deixar o pêndulo oscilar sozinho ou, no caso de um relógio, movê-lo movido pelas engrenagens. De qualquer maneira, o princípio do movimento periódico afeta o pêndulo. A força da gravidade puxa o peso, ou bob, para baixo conforme ele balança. O pêndulo atua como um corpo em queda, movendo-se em direção ao centro de movimento a uma taxa constante e depois retornando.

A taxa de oscilação, ou frequência, do pêndulo é determinada por seu comprimento. Quanto mais longo o pêndulo, seja uma corda, barra de metal ou arame, mais devagar o pêndulo oscila. Inversamente, quanto mais curto o pêndulo, mais rápida é a taxa de oscilação. Isso representa um princípio absoluto que sempre funcionará, não importa o tipo de design. Em relógios antigos com pêndulos longos ou relógios com pêndulos mais curtos, a taxa de oscilação depende do comprimento do pêndulo.

A amplitude se refere ao ângulo de oscilação, ou a que distância o pêndulo oscila. Um pêndulo em repouso tem um ângulo de 0 graus; puxe-o para trás no meio do caminho entre o repouso e paralelo ao solo e você terá um ângulo de 45 graus. Comece um pêndulo e você determina a amplitude. Experimente diferentes pontos de partida e você descobrirá que a amplitude não afeta a taxa de oscilação. O pêndulo levará o mesmo tempo para retornar ao ponto inicial. Uma exceção envolve um ângulo muito grande, além de qualquer oscilação razoável para um relógio ou qualquer outro dispositivo. Nesse caso, a taxa de oscilação será afetada à medida que o pêndulo anda mais rápido.

Um fator que não afeta a taxa de swing é o peso do pêndulo. Aumente o peso no pêndulo e a gravidade puxa com mais força, nivelando o peso extra. Como a School for Champions aponta, a força da gravidade em qualquer objeto em queda é a mesma, não importa a massa do objeto.

Em uma aplicação do mundo real, a resistência do ar afeta a taxa de oscilação. Cada balanço encontra essa resistência e diminui a velocidade do balanço, embora possa não ser o suficiente para ser perceptível durante um balanço. O atrito também retarda o balanço. Se o pêndulo estiver balançando com base na inércia da liberação inicial, eventualmente ele irá parar.

A taxa de oscilação de um pêndulo se ajusta quando colocado próximo a outro pêndulo. Este fenômeno é denominado vibração simpática. Os pêndulos transmitem movimento e energia para frente e para trás. Essa transferência acabará por fazer com que a taxa de oscilação de um pêndulo seja idêntica à do outro pêndulo.