Un pendule physique, également appelé pendule composé, est tout corps rigide qui oscille librement autour d'un axe horizontal fixe qui ne passe pas par son centre de masse. Contrairement à un pendule simple, qui est un modèle idéalisé avec une masse ponctuelle sur une corde sans masse, un pendule physique a sa masse distribuée sur une taille et une forme finies. Cela en fait un modèle plus réaliste pour la plupart des objets oscillants du monde réel, du bras d'un métronome à la jambe d'une personne.
Définir le Pendule Physique
Le mouvement d'un pendule physique est gouverné par le couple de rappel généré par la gravité. Lorsqu'il est déplacé de sa position d'équilibre, la force de gravité (mg) agit au centre de masse. Le couple (τ) autour du pivot est donné par τ = -mgd * sin(θ). Le signe négatif indique qu'il s'agit d'un couple de rappel, agissant toujours pour réduire θ.
Différences Clés avec un Pendule Simple
La distinction principale réside dans la distribution de masse. La masse d'un pendule simple est concentrée en un seul point, et la corde est sans masse. La masse d'un pendule physique est distribuée, et sa forme et la façon dont il est pivoté sont cruciales. Par conséquent, la période d'un pendule physique dépend de son moment d'inertie, une propriété liée à la distribution de masse, pas seulement de sa longueur.
Composants et Paramètres Essentiels
Pour analyser un pendule physique, vous devez connaître : 1. Masse (m) : La masse totale de l'objet. 2. Point de Pivot : L'axe fixe autour duquel l'objet tourne. 3. Centre de Masse (CM) : Le point où la masse de l'objet est considérée comme concentrée. 4. Distance (d) : La distance du point de pivot au centre de masse. 5. Moment d'Inertie (I) : Une mesure de la résistance de l'objet à être accéléré en rotation, dépendant de sa masse, forme et axe de pivot.