Veja como calcular a energia cinética de um pêndulo em diferentes ângulos:

Entendendo os conceitos

* energia potencial: Quando o pêndulo é mantido horizontalmente, toda a sua energia está na forma de energia potencial (devido à sua altura).
* Conservação de energia: À medida que o pêndulo oscila, a energia potencial se converte em energia cinética (energia do movimento). A energia mecânica total (potencial + cinética) permanece constante.
* ângulo e energia potencial: A energia potencial do pêndulo depende de sua altura acima do ponto mais baixo. Essa altura muda à medida que o ângulo com as mudanças verticais.

cálculos

1. energia potencial inicial (posição horizontal):
* Altura (h) =comprimento do pêndulo (l) =1 m
* Energia potencial (PE) =mgh =(0,1 kg) * (9,8 m/s²) * (1 m) =0,98 joules

2. energia potencial a 0 °:
* Altura (h) =0 (pêndulo em seu ponto mais baixo)
* Energia potencial (PE) =0

3. energia potencial a 30 °:
* Altura (h) =l - l * cos (30 °) =1 m - 1 m * cos (30 °) ≈ 0,134 m
* Energia potencial (PE) =mgh =(0,1 kg) * (9,8 m/s²) * (0,134 m) ≈ 0,131 joules

4. energia cinética a 0 °:
* Como toda a energia potencial se converte em energia cinética no ponto mais baixo, energia cinética (ke) =0,98 joules

5. energia cinética a 30 °:
* Usando a conservação de energia:
* Ke a 30 ° =PE inicial - PE a 30 °
* Ke a 30 ° ≈ 0,98 joules - 0,131 joules ≈ 0,849 joules

Resumo

* energia cinética a 0 °: 0,98 Joules
* energia cinética a 30 °: ≈ 0,849 joules

Notas importantes:

* Estamos assumindo nenhuma perda de energia devido a atrito ou resistência ao ar.
* O ângulo é medido a partir da vertical.
* Este cálculo usa os princípios básicos de conservação de energia e potenciais relações de energia cinética.