¿Está un péndulo en equilibrio dinámico?

Al obtener la ecuación de un péndulo siguiendo la mecánica clásica (Trabajo Virtual) afirmamos que:

El trabajo está en equilibrio , por lo tanto F = 0 y la Obra Virtual es

(1) F · d r = 0

Pero, ¿está un péndulo en equilibrio? Quiero decir, la velocidad del péndulo cambia con el tiempo, ¿cómo podemos decir que el péndulo está en equilibrio?

A menudo también se utiliza la expresión

(2) F metro r ¨ = 0

para expresar este equilibrio, pero no es un equilibrio en absoluto, ya que lo único que pensamos es mover hacia la izquierda la fuerza de inercia de la segunda ecuación de Newton F = metro r ¨ .

Goldstein dice en su libro que la ecuación (2) significa: que las partículas en el sistema estarán en equilibrio bajo una fuerza igual a la fuerza real más una "fuerza efectiva invertida". metro r ¨ .

¿Qué significa y cómo se aplica esto al péndulo?

Respuestas (2)

El equilibrio al que se refiere Goldstein es el equilibrio entre la fuerza real F actuando sobre la partícula y la fuerza de inercia metro a , es decir,

(1) F metro a = 0.
La idea, debida a d'Alembert, es extender la aplicabilidad del principio del trabajo virtual de la estática a la dinámica y, en cierto sentido, transformar el problema del movimiento en el problema del equilibrio. Tenga en cuenta que esto es consistente con el hecho de que siempre podemos ir al marco de referencia donde la partícula está en reposo (por lo tanto, estático) y en este marco necesitamos introducir una fuerza ficticia (que está en equilibrio con la fuerza de interacción).

La idea anterior parece ser trivial sin embargo no lo es. El punto es que, dado que las fuerzas de restricción no realizan trabajo virtual, entonces la Ec. (1) implica

( F s metro a ) d r = 0 ,
dónde F s son las fuerzas especificadas o impresas y d r es un desplazamiento virtual . Este es en realidad el llamado Principio de d'Alembert , y eso es lo que Goldstein pretende aplicar para el péndulo.

El equilibrio no es un término bien definido. En términos generales, significa "un estado en el que se equilibran las fuerzas o influencias opuestas".

El equilibrio dinámico generalmente significa que dos (o posiblemente más) procesos están ocurriendo simultáneamente pero su efecto neto es cero. Por ejemplo: en una población si las tasas de nacimientos y muertes son iguales, entonces el número de población es estable. Los individuos de la población están cambiando, pero el número total permanece constante.

Un péndulo en reposo está en una posición de equilibrio estable. Pero un péndulo oscilante no está en absoluto en equilibrio. La fuerza sobre él varía periódicamente, convirtiéndose en cero cuando pasa por el punto de equilibrio. La lenteja no está estacionaria, se está moviendo. Esto no es equilibrio dinámico.

Quizás lo que intenta decir es que el péndulo es un sistema conservativo : la energía se conserva. Cambia de un lado a otro entre potencial y cinética.

No tengo acceso al libro de Goldstein, así que no puedo decir lo que quiere decir o cómo se aplican sus comentarios al péndulo. Es necesario examinar la cita en el contexto del capítulo o sección.