El Péndulo Simple

Un péndulo simple es un objeto pequeño con una suspensión ligera, por ejemplo, un trozo de cuerda. En reposo, la cuerda y el objeto (la lenteja del péndulo) penden verticalmente (posición de equilibrio) y la tensión de la cuerda compensa la fuerza hacia abajo producida por el peso de la lenteja. Cuando se altera ese equilibrio, moviendo la lenteja ligeramente hacia un lado y soltándola, la lenteja efectúa un movimiento armónico simple. Esto se debe a que, en los desplazamientos angulares pequeños (de menos de unos 10o), la componente de aceleración de la lenteja que tira de ella de nuevo hacia la posición de equilibrio es proporcional al ángulo de desplazamiento y, por lo mismo, a la distancia a que está la lenteja de su posición de equilibrio. (Desplazada y soltada de nuevo, la lenteja no se limita a volver a la posición de equilibrio y a quedarse en ella, porque su momento le hace rebasar la posición de equilibrio y llegar hasta otro punto de desplazamiento máximo situado en el otro extremo.)

Cuando, en vez de una cuerda liviana sujeta a una lenteja relativamente pesada, se hace girar a un objeto sólido relativamente grande en tomo a un punto situado dentro de él de modo que pueda oscilar, se produce también un movimiento armónico simple (de pequeño ángulo de oscilación). Este dispositivo, en el que el peso está distribuido por todo el objeto oscilante, recibe el nombre de péndulo compuesto, y se utilizaba normalmente en los relojes de pared.

Como funciona por la aceleración debida a la gravedad, el péndulo simple se puede utilizar para determinar el valor de g. El período (T) de un péndulo de longitud l nos lo da la ecuación (que se puede expresar también como ). En consecuencia, utilizando un péndulo de longitud conocida y midiendo su período de oscilación, es posible calcular g. (En la práctica, se mide el tiempo invertido por un gran número de oscilaciones, promediando el resultado para lograr más precisión.) También se puede determinar g empleando diferentes longitudes de péndulo, midiendo el período (también normalmente promediando el tiempo correspondiente a muchas oscilaciones) propio de cada longitud y representando gráficamente a l contra ; los resultados deben dar una gráfica recta (pasando por el origen), cuya pendiente es igual a g.

Un metrónomo es básicamente un péndulo compuesto invertido y por lo mismo efectúa un movimiento armónico simple. Su período de oscilación se puede alterar haciendo variar la posición de un pequeño contrapeso que existe en el brazo del metrónomo.