Péndulo Cónico - Simulación Interactiva

Simulación interactiva del movimiento de péndulo cónico con visualización 3D, descomposición de fuerzas y análisis de movimiento circular

Ángulo (θ): 0.00°
Velocidad Angular (ω): 0.00 rad/s
Período (T): 0.00 s
Radio (r): 0.00 m
Tiempo: 0.00 s

Diagrama de Fuerzas

Tensión (T): 0.00 N
Gravedad (g): 0.00 N
Centrípeta (Fc): 0.00 N

Parámetros de Movimiento Circular

Análisis de Energía

Energía Cinética: 0.00 J
Energía Potencial: 0.00 J
Energía Total: 0.00 J

Parámetros

Ecuaciones Físicas

Fuerza Centrípeta: F_c = m·ω²·r = m·ω²·L·sin(θ)
Tensión (vertical): T·cos(θ) = mg
Tensión (horizontal): T·sin(θ) = m·ω²·L·sin(θ)
Período: T = 2π√(L·cos(θ)/g)
Radio: r = L·sin(θ)
Velocidad: v = ω·r = ω·L·sin(θ)
Tensión Teórica: 0.00 N Período Teórico: 0.00 s

Comparación con Péndulo Simple

Péndulo Cónico

  • Movimiento circular en plano horizontal
  • Ángulo constante θ con vertical
  • Período: T = 2π√(L·cos(θ)/g)
  • Energía cinética constante

Péndulo Simple

  • Movimiento oscilatorio en plano vertical
  • Ángulo variable θ(t)
  • Período: T ≈ 2π√(L/g) (pequeños ángulos)
  • Energía cinética oscilante

¿Qué es un Péndulo Cónico?

Un péndulo cónico consiste en una masa m unida a una cuerda de longitud L, fija en un punto de giro. A diferencia de un péndulo simple que oscila hacia adelante y hacia atrás, un péndulo cónico se mueve en un círculo horizontal a velocidad constante, con la cuerda trazando un cono. La masa mantiene un ángulo constante θ con la vertical.

Análisis de Fuerzas

Las fuerzas que actúan sobre la masa son: (1) Gravedad mg actuando hacia abajo, (2) Tensión T actuando a lo largo de la cuerda hacia el punto de giro. La tensión se puede resolver en componente vertical T·cos(θ) equilibrando la gravedad, y componente horizontal T·sin(θ) proporcionando la fuerza centrípeta m·ω²·r requerida para el movimiento circular.

Movimiento Circular

La masa se mueve en un círculo horizontal de radio r = L·sin(θ) con velocidad angular ω. La aceleración centrípeta es a_c = ω²·r dirigida horizontalmente hacia el centro del círculo. El período del movimiento es T = 2π/ω = 2π√(L·cos(θ)/g), que depende tanto de la longitud de la cuerda como del ángulo del cono.

Consideraciones Energéticas

En un péndulo cónico, la energía cinética (½mv²) permanece constante ya que la velocidad es constante. La energía potencial gravitacional (mgh) también es constante porque la altura h = L·cos(θ) no cambia. A diferencia de un péndulo simple, no hay intercambio de energía entre formas cinética y potencial durante el movimiento.

Aplicaciones

Los péndulos cónicos se usan en gobernadores centrífugos, atracciones de parques de diversiones y como demostraciones en educación física. Ilustran los principios del movimiento circular, la descomposición de fuerzas y la relación entre velocidad angular y fuerza centrípeta.