Un péndulo físico, también conocido como péndulo compuesto, es cualquier cuerpo rígido que oscila libremente alrededor de un eje horizontal fijo que no pasa por su centro de masa. A diferencia de un péndulo simple, que es un modelo idealizado con una masa puntual en una cuerda sin masa, un péndulo físico tiene su masa distribuida sobre un tamaño y forma finitos. Esto lo convierte en un modelo más realista para la mayoría de objetos oscilantes del mundo real, desde el brazo de un metrónomo hasta la pierna de una persona.
Definiendo el Péndulo Físico
El movimiento de un péndulo físico está gobernado por el torque restaurador generado por la gravedad. Cuando se desplaza de su posición de equilibrio, la gravedad ejerce un torque que intenta devolverlo. Para oscilaciones pequeñas, este movimiento se aproxima al movimiento armónico simple (MAS). Los parámetros clave que definen su comportamiento son su masa (m), la ubicación de su centro de masa, su momento de inercia (I) alrededor del punto de pivote, y la aceleración debida a la gravedad (g).
Diferencias Clave con un Péndulo Simple
La distinción principal radica en la distribución de masa. La masa de un péndulo simple está concentrada en un solo punto, y la cuerda no tiene masa. La masa de un péndulo físico está distribuida, y su forma y cómo está pivotado son cruciales. En consecuencia, el período de un péndulo físico depende de su momento de inercia, una propiedad relacionada con la distribución de masa, no solo de su longitud.
Componentes y Parámetros Esenciales
Para analizar un péndulo físico, necesitas conocer: 1. Masa (m): La masa total del objeto. 2. Punto de Pivote: El eje fijo alrededor del cual gira el objeto. 3. Centro de Masa (CM): El punto donde se considera concentrada la masa del objeto. 4. Distancia (d): La distancia desde el punto de pivote al centro de masa. 5. Momento de Inercia (I): Una medida de la resistencia del objeto a ser acelerado rotacionalmente, dependiente de su masa, forma y el eje de pivote.