Il ritmo di un pendolo

Che cosa determina il periodo di un pendolo?

Che cosa determina il periodo di un pendolo?

  1. Imposta L=1 m e annota il periodo.
  2. Porta L a 2 m; prevedi prima il rapporto dei periodi.
  3. Cambia l’angolo da 4° a 12° e confronta.

Che cosa misurare

L in m; g in m/s²; θ in radianti; T in secondi.

L’idea alla base

Per piccoli angoli l’accelerazione tangenziale di richiamo è proporzionale allo spostamento angolare. Il periodo dipende da lunghezza e gravità, non dalla massa. Gli angoli iniziali sono limitati a 14° per rendere significativa l’approssimazione. Una corda più lunga rallenta l’oscillazione; una gravità maggiore la accelera. Altezza e velocità scambiano energia potenziale e cinetica. La sospensione è tridimensionale, ma il moto è piano.

θ(t)=θ₀ cos(√(g/L)t) · T=2π√(L/g)

L in m; g in m/s²; θ in radianti; T in secondi.

Costruisci il ragionamento

  1. Disegna le forze e scegli le coordinate prima di scrivere un’equazione differenziale.
  2. Verifica il risultato con la conservazione dell’energia e la coerenza dimensionale.
  3. Modifica un parametro alla volta e confronta un rapporto anziché affidarti all’impressione visiva.

Esempio svolto 1

Con L=1 m e g=9.81 m/s², T=2.006 s.

Esempio svolto 2

Con L=2 m il periodo è 2.837 s, maggiore di √2.

Applicazioni

Gli oscillatori compaiono in orologi, isolamento dalle vibrazioni, sensori e strutture. Le quantità conservate semplificano la previsione del moto.

Errore comune

Una forza cambia la velocità vettoriale, non solo il modulo. Un’asta senza massa e una molla ideale sono ipotesi; il pendolo a piccoli angoli ha validità limitata.

Un’indagine ulteriore

Trova la lunghezza per un periodo di 2 s.

Verifica la comprensione

Raddoppiare la lunghezza moltiplica il periodo per…

  • √2
  • 2
  • 1/2
Spiegazione

T è proporzionale a √L. Un periodo di 2 s richiede L≈0.994 m alla gravità standard.

Limiti del modello

Modello analitico a piccoli angoli; sospensione rigida senza massa, nessun attrito.

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