Um pêndulo é um sistema composto por uma massa acoplada a um pivô que permite sua movimentação livremente. A massa fica sujeita à força restauradora causada pela gravidade.Existem inúmeros pêndulos estudados por físicos, já que estes descrevem-no como um objeto de fácil previsão de movimentos e que possibilitou inúmeros avanços tecnológicos, alguns deles são os pêndulos físicos, de torção, cônicos, de Foucalt, duplos, espirais, de Karter e invertidos. Mas o modelo mais simples, e que tem maior utilização é o Pêndulo Simples.

Este pêndulo consiste em uma massa presa a um fio flexível e inextensível por uma de suas extremidades e livre por outra, representado da seguinte forma:

Quando afastamos a massa da posição de repouso e a soltamos, o pêndulo realiza oscilações. Ao desconsiderarmos a resistência do ar, as únicas forças que atuam sobre o pêndulo são a tensão com o fio e o peso da massa m. Desta forma:

Até o ano de 1851, todas as informações a respeito do movimento de rotação da Terra eram obtida através de observações astronômicas, sobre o movimento das estrelas. Uma explicação antiga era que as estrelas estariam “presas” a um esfera que gira sobre a Terra, mas a aceitação de que a Terra não era o centro do universo derrubava esta hipótese.

O experimento de Foucault consiste em uma das maneiras mais simples e elegantes de se provar a rotação da Terra, que até hoje é admirada por sua simplicidade na forma de integração entre o ser humano e a natureza, sendo considerada por muitos físicos como um dos dez mais belos experimentos científicos.

O pêndulo de Foucault consiste em um dispositivo composto por uma massam suspensa por um fio l, onde seu ponto de apoio é livre para girar.

A princípio, a expectativa era que o pêndulo oscilasse em um movimento retilíneo em um único plano vertical. No entanto, o que foi observado é que a oscilação do pêndulo parecia girar com o tempo, mudando sua direção em relação a esse plano considerado.

Quando o pêndulo é colocado em movimento, pelas Leis de Newton, sua oscilação depende somente da força gravitacional, da tração do fio e da resistência do ar, que faz diminuir a amplitude das oscilações com o passar do tempo. Nenhuma outra força age para explicar a mudança de direção da oscilação do pêndulo. Em Paris, a rotação é medida em cerca de 10° por hora, no sentido horário.

Mas, se não há nenhuma força atuando no pêndulo para que mude a direção da oscilação, por que o pêndulo gira? Na verdade, o pêndulo não gira. É o plano contido pela Terra que está girando! O plano de oscilação do pêndulo permanece constante. Nós, os observadores, temos a impressão de que o pêndulo gira, por que estamos “presos” à Terra.

O pêndulo físico, ou pêndulo composto, é qualquer sistema suspenso por um ponto O, que pode

girar em torno de um eixo horizontal que passa por este ponto. Ele compreende uma vasta gama

de situações reais, e não se sujeita às condições quase ideais definidas para o pêndulo simples. É

claro que o pêndulo simples restrito a oscilações em um plano é um caso especial do pêndulo

físico.A posição de equilíbrio do pêndulo físico

(ver Figura) é aquela em que o centro de

gravidade do corpo está no plano vertical

que passa pelo eixo de sustentação. Nos

casos onde a gravidade é constante, o

centro de gravidade coincide com o centro

de massa. Quando o corpo é deslocado de

sua posição de equilíbrio, o torque

restaurador vai ser proporcional ao produto

da força (mg) pela distância s do ponto

onde ela é aplicada(centro de massa) até o

eixo

É construído a partir de uma série de pêndulos (normalmente 5) adjacentes uns dos outros. Cada pêndulo

está anexado a uma armação por duas cordas de igual comprimento e ângulos opostos formados entre

estas. Se essas cordas não fossem iguais em comprimento, as bolas ficariam desequilibradas. Esse

arranjo de cordas restringe os movimentos do pêndulo ao mesmo plano.

O comportamento do pêndulo decorre da conservação do momento e da energia apenas no caso de dois

pêndulos. Na verdade, se houver n pêndulos existem também nvelocidades desconhecidas para serem

calculadas a partir das condições iniciais. Uma outra condição para o resultado observado é que uma

onda de impacto deve se propagar livre de dispersão por entre a cadeia de bolas.

O princípio demonstrado pelo dispositivo, a lei do impacto entre os corpos, foi mostrada primeiramente

pelo físico francês Abbé Mariotte , no século XVII. [1][2] Sir Isaac Newton reconheceu o trabalho de Mariotte,

dentre outros, em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica .

[editar]Invenção e desenho

Desde sua produção, em 1967, pelo ator Simon Prebble, o pêndulo de Newton se tornou um brinquedo

popular em ambientes de trabalho. De início, uma versão de madeira era vendida

pela Harrods em Londres e mais tarde um desenho cromado foi criado pelo escultor e posterior diretor de

cinema Richard Loncraine.

O pêndulo de torção é um outro sistema físico que realiza oscilações harmônicas se deslocado

ligeiramente de sua posição de equilíbrio. Ele é construído com elementos similares aos usados

no pêndulo simples: um fio (ou haste) preso (a) a uma plataforma por sua extremidade superior,

e um corpo preso em sua extremidade inferior. Algumas diferenças, no entanto existem: o fio

pode ter uma maior densidade linear que no caso do pêndulo simples enquanto que o corpo pode

ter uma distribuição de massa arbitrária que não precisa ser puntiforme.

No que diz respeito às oscilações, em vez do corpo ser deslocado da sua posição de equilíbrio,

ele é girado em torno de seu eixo vertical. Isto causa uma deformação do fio que o sustenta, que

tende a retornar ao seu estado original sob a influência do torque restaurador exercido pelo fio.

Dentro deste ponto de vista, o sistema é mais parecido com a situação massa-mola, onde a força

restauradora não é devido à gravidade, mas à eliminação de deformações em um sistema

material.

A freqüência de oscilações de um pêndulo de torção depende do fio e do corpo suspenso. Neste

último caso, a dependência se expressa pelo momento de inércia do corpo em torno de um eixo

que se situa no prolongamento do fio. No que diz respeito ao primeiro fator, a dependência se dá

tanto nos aspectos geométricos do fio (diâmetro e comprimento) bem como no material de que

ele é feito.

Neste experimento executaremos medidas de freqüências de um pêndulo de torção,

relacionando-as com a distribuição de massa e com a haste utilizada.