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Péndulo simple: cálculo del periodo y de la longitud

Calcula el periodo y la frecuencia de un péndulo simple a partir de su longitud, o la longitud necesaria para un periodo dado.

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s

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Resultados

Periodo

2,006 s

Longitud

1,000

Frecuencia
0,498 Hz
Oscilaciones completas por minuto
29,9
Duración de un semiperiodo (solo ida)
1,003 s

Periodo para otras longitudes

PeriodoOscilaciones completas por minuto
0,10 m actual0,63494,6
0,25 m actual1,00359,8
0,50 m actual1,41942,3
1 m actual2,00629,9
2 m actual2,83721,1
10 m actual6,3459,5

El péndulo, el primer reloj preciso

Galileo observó que una lámpara colgada en la catedral de Pisa tardaba lo mismo en cada oscilación, fuera grande o pequeña. Ese descubrimiento llevó a los relojes de péndulo, los más precisos durante casi tres siglos. El periodo de un péndulo simple depende solo de su longitud y de la gravedad.

Las fórmulas

T = 2π × √(L ÷ g)

L = g × (T ÷ 2π)²

Frecuencia = 1 ÷ T

Donde T es el periodo, el tiempo de una oscilación completa de ida y vuelta, L la longitud desde el punto de suspensión hasta el centro de la masa, y g la gravedad.

Ejemplo resuelto

Un péndulo de 1 metro en la Tierra tiene un periodo de 2,006 segundos: hace unas 30 oscilaciones completas por minuto y cada ida dura algo más de 1 segundo. En la Luna, con una gravedad seis veces menor, el mismo péndulo tardaría 4,9 segundos.

El péndulo que bate segundos

Un péndulo de 99,4 cm tarda exactamente 1 segundo en cada ida y 2 segundos en el ciclo completo. Por eso los relojes de pie tienen péndulos de algo menos de un metro. En el siglo XVIII incluso se propuso usar esa longitud como definición del metro.

Periodo según la longitud

Longitud Periodo
10 cm 0,63 s
25 cm 1,00 s
50 cm 1,42 s
1 m 2,01 s
2 m 2,84 s
10 m 6,34 s

Para duplicar el periodo hay que cuadruplicar la longitud.

Lo que no influye

  • La masa: una bola de plomo y una de madera de la misma longitud oscilan igual, despreciando el rozamiento del aire.
  • La amplitud, siempre que sea pequeña, por debajo de unos 15°. Con amplitudes mayores el periodo real crece un poco.

Medir la gravedad

El péndulo permite medir g en el laboratorio: se mide el periodo de muchas oscilaciones, se divide entre el número de oscilaciones y se despeja g = 4π² × L ÷ T². Es una práctica clásica de física de bachillerato. Para reducir el error, cuenta al menos 10 o 20 oscilaciones y mide la longitud hasta el centro de la masa.

El péndulo de Foucault

En 1851, Léon Foucault colgó un péndulo de 67 metros en el Panteón de París y mostró que su plano de oscilación giraba lentamente: la prueba de la rotación de la Tierra. Hay péndulos de Foucault en muchos museos de ciencia, como el Museu de les Ciències de Valencia.

Consejo

Para un columpio, la longitud es la de las cadenas más la distancia hasta el centro de masas del niño sentado. Un columpio de 2,5 metros tiene un periodo de unos 3,2 segundos.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el periodo de un péndulo?

T = 2π × √(L ÷ g). Un péndulo de 1 metro en la Tierra tarda unos 2,006 segundos en ir y volver.

¿El periodo depende de la masa?

No. En un péndulo simple con oscilaciones pequeñas, el periodo solo depende de la longitud y de la gravedad, como descubrió Galileo.

¿Qué longitud tiene un péndulo que bate segundos?

Unos 99,4 cm: tarda un segundo en cada ida y dos en el ciclo completo. Es el péndulo de muchos relojes de pie.

¿Funciona con oscilaciones grandes?

La fórmula es exacta para ángulos pequeños, por debajo de unos 15°. Con amplitudes mayores el periodo real es algo más largo.

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Resultados orientativos con fines informativos. No sustituyen el consejo de un profesional.