Pendulul fizic și factorul Q

Descriere

Sfetcu, Nicolae (2025). ” Pendulul fizic și factorul Q”, în Index Academic, I 2025, DOI: 10.58679/IA22186

PDF: https://www.indexacademic.ro/pdf/pendulul-fizic-si-factorul-q/

HTML: https://www.telework.ro/ro/pendulul-fizic-si-factorul-q/

Concepte: perioadă, amortizare, energie pierdută.

Ce faci: atârnă un corp (șurub mare) pe sfoară; filmează sau folosește accelerometrul telefonului prins de corp.

Măsori: T în funcție de L → estimezi g; din scăderea amplitudinilor calculezi Q.

Extinde: pendul compus (rigid), efectul unghiului mare.

Lucrarea prezintă un experiment simplu și accesibil de studiu al pendulului fizic, având ca obiective măsurarea accelerației gravitaționale locale și determinarea factorului de calitate Q, care caracterizează amortizarea oscilațiilor.

Se pornește de la conceptele fundamentale ale pendulului simplu: perioada depinde de lungimea firului și de accelerația gravitațională, dar nu de masa bobului, atâta timp cât oscilațiile sunt de amplitudine mică. Prin măsurarea perioadei pentru diverse lungimi se poate calcula g.

În continuare, este analizată amortizarea: energia pendulului scade treptat datorită frecărilor, iar amplitudinea descrește exponențial. Factorul Q exprimă raportul dintre energia stocată și cea pierdută pe ciclu, indicând cât timp sistemul rămâne în oscilație. Se propun metode de determinare a lui Q (cronometrarea timpului de amortizare, logaritmul decrementului, analiza digitală).

Experimentul poate fi extins la pendulul compus (rigid), la studierea efectului amplitudinilor mari sau la analiza avansată a amortizării (rezistență liniară vs. quadratică). Utilizarea smartphone-ului cu senzori sau cameră video permite măsurători de mare precizie.

Concluzia este că experimentul pendulului fizic, realizabil cu mijloace minime, ilustrează elegant concepte fundamentale din fizică – de la legea perioadei până la fenomenele de amortizare și rezonanță – oferind o intuiție clară asupra mișcării oscilatorii.

Cuvinte cheie: experiment, fizica, pendulul fizic, factorul Q, oscilații, accelerația gravitațională, amortizare