Las Leyes del péndulo (PARTE 1)

El movimiento oscilante más simple: el péndulo

En el contexto de nuestro proyecto (las ondas) vamos a estudiar el caso más sencillo de movimiento oscilante de una partícula que cuelga de un hilo (por efecto de la gravedad), es decir, un péndulo. En esta sección vamos a ver un poco de teoría que luego comprobaremos en la práctica cuando tengamos construido nuestro péndulo.

Veamos las pocas partes de que se compone un péndulo simple: un hilo (teóricamente de masa despreciable) de longitud L; Una masa puntual M que cuelga del hilo de antes. Sencillo ¿verdad? - Cuando está en reposo, la masa M cuelga sin intención de ir a ninguna parte a no ser que por alguna causa salga de este estado de reposo.

Pero ahora venimos nosotros y desplazamos la masa una cierta distancia desde su punto de reposo y la soltamos sin imprimirle ninguna fuerza adicional (simplemente soltarla). ¿Qué ocurre? Pues que el péndulo comienza a moverse, como todos ya imaginamos, en dirección a su punto inicial de reposo (debajo del punto del que está colgando). Pero como al pasar por este punto va con velocidad, continua su movimiento hasta que la propia fuerza de la gravedad le obliga a pararse y a iniciar el camino de regreso. Comienza así el movimiento de oscilación que se repite muchas veces. (¿Alguna vez se acabará parando?¿Y por qué?)

Ahora vamos a poner nombre a algunas de las cosas que tenemos delante.

• Llamaremos L a la longitud del péndulo (el hilo)
• Llamaremos M a la masa del péndulo
• Llamaremos A a la amplitud de la oscilación que es distancia que separa la masa M desde el punto de máximo alejamiento a su punto de reposo)
• Llamaremos T al período o tiempo que tarda la masa M en ir y venir en una oscilación
• Llamaremos F a la frecuencia o número de oscilaciones que da el péndulo por unidad de tiempo (por ejemplo en un minuto)

(¿alguno se atreve a descubrir cual es la relación entre la frecuencia y el período? Ambas están relacionadas con el tiempo.)

Leyes del péndulo

En nuestro experimento vamos a demostrar empíricamente (por medio de nuestras experiencias) las leyes que rigen el movimiento del péndulo que son cuatro:

1 - Ley de las masas: dice que el período (T) de oscilación (tiempo que tarda en hacer una oscilación completa) es independiente de la masa (M) que cuelga del hilo.

T no depende de M

2 - Ley de las amplitudes: viene a decir que el período (T) de oscilación de un péndulo es independiente de la amplitud (A) de su movimiento.

T no depende de A

3 - Ley de las longitudes: indica que la frecuencia de oscilación (F) depende de la longitud del péndulo (L). A mayor longitud del hilo menor frecuencia (F) de oscilación, o lo que es o mismo, mayor período (T) de oscilación.

T si depende de L

4 - Ley de la gravedad: introduce un nuevo concepto del que apenas hemos hablado; la fuerza de la gravedad, y dice que el período de oscilación también depende la fuerza de gravedad con que La Tierra atrae a los objetos (en nuestro caso a la masa M del péndulo). Obviamente, esta fuerza de gravedad es la misma (aproximadamente) en todas partes de la superficie de nuestro planeta, pero ¿sería diferente el período de oscilación de un péndulo si este oscilara en La Luna? La respuesta es SI, porque la fuerza gravitatoria de La Luna es diferente a la de La Tierra. Por lo tanto:

T si depende de G

Siendo G la fuerza de la gravedad de La Tierra o simplemente la gravedad. (Que La Fuerza te acompañe.)

(CONTINUARÁ...)