Calculateur d'énergie cinétique d'un pendule

Un pendule en oscillation échange continuellement de l'énergie potentielle de pesanteur et de l'énergie cinétique. À chaque extrémité, la masse s'arrête un instant : sa vitesse et son énergie cinétique sont nulles, tandis que son énergie potentielle est maximale. En descendant vers l'équilibre, la gravité accélère la masse et transforme l'énergie potentielle stockée en mouvement. Au point le plus bas, un pendule idéal atteint sa vitesse maximale et donc son énergie cinétique maximale. Ce calculateur évalue cette énergie à partir de la masse et de la vitesse instantanée mesurée, avec la moitié du produit de la masse par le carré de la vitesse. La masse doit être saisie en kilogrammes et la vitesse en mètres par seconde, pour obtenir une énergie en joules. La vitesse étant élevée au carré, la doubler multiplie l'énergie cinétique par quatre, tandis que doubler la masse ne fait que doubler le résultat. L'équation concerne le mouvement de translation d'une masse compacte. Elle n'inclut pas séparément l'énergie de rotation d'un solide étendu, la résistance de l'air, le frottement au pivot, l'élasticité du fil ni le mouvement d'une tige massive. Pour les pendules scolaires munis d'une petite masse dense et d'un fil léger, ces omissions correspondent généralement au modèle standard du pendule simple. Lorsque l'énergie mécanique se conserve, on peut prévoir le même résultat à partir de la hauteur de lâcher. Une masse lâchée sans vitesse initiale perd une énergie potentielle égale à sa masse multipliée par l'accélération de la pesanteur et par sa descente verticale. Dans un système idéal, cette perte égale l'énergie cinétique en bas. Les expériences réelles donnent souvent une valeur mesurée légèrement inférieure, car la résistance et les frottements dissipent de l'énergie sous forme de chaleur et de son. Comparer le résultat issu de la vitesse à la prévision issue de la hauteur permet donc d'estimer les pertes expérimentales. Utilisez la vitesse instantanée à la position étudiée, et non la vitesse moyenne sur toute une oscillation. Des barrières photoélectriques, un suivi vidéo ou des capteurs de mouvement peuvent fournir une valeur adaptée. Gardez des unités cohérentes et utilisez la masse mobile totale, y compris les accessoires qui se déplacent avec elle. Le résultat est déterministe et convient à la vérification de devoirs, à la préparation de mesures en laboratoire, à l'estimation d'une énergie d'impact ou à l'étude des effets de la masse et de la vitesse sur le pendule.