Mecânica
Pêndulo
Observe o pêndulo acelerar na base e pausar no topo de cada oscilação.
Pêndulo — simulação interativa de Mecânica. Observe o pêndulo acelerar na base e pausar no topo de cada oscilação. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Movimento harmônico simples
Um pêndulo oscila porque a gravidade proporciona uma força restauradora em direção ao equilíbrio. Para ângulos pequenos, o movimento é aproximadamente harmônico simples.
Quando o pêndulo se desloca, a componente da gravidade ao longo do arco o puxa em direção ao ponto mais baixo. Essa força restauradora o faz oscilar: acelera embaixo, freia nos extremos e repete o ciclo.
- T ≈ 2π√(L/g) (ângulos pequenos)
- Força restauradora ∝ deslocamento (θ pequeno)
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Se você duplicar o comprimento de um pêndulo, o que acontece com seu período? Tornar o bob mais pesado altera de alguma forma o período?
Previsões para pesar
- Um pêndulo mais longo tem um período mais longo (balança para frente e para trás mais lentamente); massa não tem efeito.
- Um pêndulo mais longo tem um período mais curto (oscila para frente e para trás mais rapidamente).
- Um bob mais pesado balança mais lentamente, independentemente do comprimento da corda.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Missa (kg)
- Comprimento da corda (m)
- Ângulo de liberação (°)
O que você mede:
- Período (s)
- Velocidade máxima (m/s)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição Pêndulo na sandbox de mecânica.
- Confirme se a sonda de velocidade no pêndulo está ativa no painel Math – você lerá seu valor de pico na parte inferior de cada balanço.
- Para cada linha, defina a massa do pêndulo, o comprimento da corda e o ângulo de liberação da vertical, depois solte o pêndulo e deixe-o balançar.
Equação governante
Período do pêndulo (ângulo pequeno) — T = 2π·√(L / g)
Para ângulos de lançamento pequenos, o período de um pêndulo simples depende apenas de seu comprimento e gravidade – não da massa do pêndulo ou da distância que ele é liberado.
Energia Potencial Gravitacional — PE = m·g·h
A altura que o pêndulo cai do ponto de lançamento até a parte inferior do balanço, h = L(1 − cos θ₀), define quanta energia potencial é convertida em energia cinética - e, portanto, quão rápido o pêndulo está se movendo na parte inferior.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma linha, calcule a velocidade máxima do pêndulo na parte inferior do balanço usando conservação de energia (½mv² = mgh, com h = L(1 − cos θ₀)) e compare-a com a leitura da sonda de velocidade ao vivo. Eles concordam?
- Observe a coluna do período em todas as três linhas. Depende da massa do bob? Use a fórmula para explicar por que ou por que não.
Onde isso aparece além do laboratório
- A fórmula do período T = 2π√(L/g) assume pequenos ângulos de liberação. Preveja o que acontece com o período real à medida que o ângulo de lançamento ultrapassa 30° – o período medido do sandbox ainda corresponderia à fórmula?
- Na parte inferior do balanço, o pêndulo se move mais rápido. Para onde foi sua energia potencial gravitacional inicial e por que o total permanece (quase) constante durante muitas oscilações?
- AP Physics 1 — Unit 7: Oscillations
- AP Physics C: Mechanics — Unit 7: Oscillations
- IB Physics — A.1 Kinematics
- IB Physics — C.1 Simple harmonic motion
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Bem-vindo ao pêndulo
- Selecione o pêndulo
- Pressione Reproduzir
- Para lá e para cá
- Abra os dados
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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