Qu'est-ce que la physique du pendule?
La physique du pendule est utilisée pour décrire le mouvement oscillant d'un pendule causé par la gravité. Pour créer un pendule, un poids, appelé bob, est suspendu à un point fixe, appelé pivot. En tirant le pendule vers l'arrière et en le lâchant, il se balance en raison de la force de gravité et de la tension le long de la corde ou du fil auquel le poids est suspendu. Le mouvement continue en raison de l'inertie.
Selon la loi fondamentale de l'inertie, qu'un corps soit au repos ou en mouvement, il restera dans cet état s'il n'est pas sollicité par une force externe. Dans le cas de la physique du pendule, le pendule continuera à se balancer à moins qu'une force externe ne vienne l'arrêter. Puisqu'aucune force externe n'agit sur lui, il peut continuer à osciller indéfiniment dans le même arc.
L'action d'un pendule est un bon exemple de la conservation de l'énergie mécanique. Cette loi de la physique stipule que l'énergie dans un système reste toujours constante. En d'autres termes, la somme de l'énergie est toujours la même et l'énergie ne peut être ni créée ni détruite. Un objet peut contenir de nombreux types d’états d’énergie, tels que cinétique, potentiel, chimique, nucléaire et thermique. Les états d'énergie potentiels et cinétiques, ou en mouvement, sont ceux qui sont mesurés et observés en physique du pendule.
Lorsqu'un pendule se balance, son énergie varie en fonction de la position du bob dans l'arc, mais ce qui reste identique est la somme totale de son potentiel et de son énergie cinétique. En d'autres termes, l'énergie est conservée. Au plus haut point du pendule, il n’a pas de vitesse et toute l’énergie du système est potentielle. En passant à travers l'arc, le bob gagne en vitesse et en énergie cinétique tout en perdant de l'énergie potentielle. Une fois qu'il a traversé le bas de l'arc, il commence à ralentir et perd de l'énergie cinétique tout en gagnant de la hauteur et de l'énergie potentielle. Bien que la cinétique et l'énergie potentielle varient, les mesures physiques du pendule montrent que le total reste le même en tous les points de l'arc du pendule.
En physique du pendule, la résistance de l'air et les frottements sont supposés inexistants sur le bob. Puisque l'énergie d'un système pendulaire est conservée, on dit qu'il a un mouvement perpétuel, qui peut durer indéfiniment tant qu'aucune énergie n'est perdue vers d'autres objets ou environnements. Le fait qu'un pendule continue à osciller de la même façon au fil du temps explique pourquoi il a été utilisé dans des horloges pour conserver l'heure et utilisé à l'origine pour mesurer la force de gravitation.