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Calculadora de pêndulo cônico

Um fio de 1 m inclinado 30° em relação à vertical descreve um círculo de 0,5 m de raio. Informe comprimento, ângulo e gravidade e receba o período, a velocidade, a altura do cone e a frequência. Grátis no seu navegador.

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Se você digitar
Comprimento
1
Semiângulo em graus
30
Gravidade
9,80665
Você obtém
Comprimento (m)
1
Gravidade (m/s2)
9,80665
Raio (m)
0,5
Altura (m)
0,8660254038

Um pêndulo cônico é uma massa em uma corda que se move em um círculo horizontal constante, de modo que a corda descreve um cone circular reto. Diferente de um pêndulo simples que oscila de um lado a outro, a massa nunca para: tensão, peso e demanda centrípeta permanecem em equilíbrio contínuo a um semiângulo fixo em relação à vertical. Use-a para checagens em sala de aula, projeto de laboratório, física de jogos e qualquer fluxo que precise de uma linha de base determinística de pêndulo cônico sem planilhas nem scripts improvisados.

O que é um pêndulo cônico e quais fórmulas se aplicam

No modelo ideal, uma massa pontual pende de uma corda inextensível e sem massa de comprimento L fixada em um pivô. A massa se desloca a velocidade constante em um círculo horizontal de raio r igual a L vezes o seno de theta, em que theta é o ângulo constante entre a corda e a vertical. O equilíbrio vertical de forças iguala a tensão vezes cos theta ao peso; o equilíbrio horizontal iguala a tensão vezes sen theta à força centrípeta.

Eliminando a tensão obtém-se a velocidade orbital v igual à raiz quadrada de g L sen theta tan theta, e o período de uma revolução completa é T igual a dois pi vezes a raiz quadrada de L cos theta sobre g. A velocidade angular é dois pi sobre T. Essas fórmulas assumem movimento circular estacionário, sem arrasto do ar e comprimento rígido.

Elas não são o período de pêndulo simples de pequeno ângulo, que descreve oscilação plana e não uma órbita cônica. Esta ferramenta devolve os valores cônicos ideais para que você possa comparar experimento e teoria, dimensionar uma demonstração ou alimentar uma simulação com uma base física transparente. A massa não aparece em T nem em v no modelo ideal de corda, assim como se cancela na derivação do pêndulo simples.

Onde as equipes usam os números do pêndulo cônico na prática

Professores de física e monitores de laboratório calculam o período e a velocidade esperados antes de os alunos cronometrarem as revoluções com cronômetro ou fotoporta. Designers de exposições e museus dimensionam o comprimento da corda e o ângulo-alvo para que uma demonstração pendente orbite a um ritmo visual confortável. Engenheiros de jogos e animação precisam de período e velocidade transparentes quando uma bola de demolição, uma lâmpada pendente ou um brinquedo de parque devem parecer fisicamente plausíveis para um comprimento de corda e um ângulo de cone dados.

Grupos de instrumentação comparam tempos orbitais medidos com o T ideal para sinalizar amortecimento, alongamento ou comprimento efetivo incorreto.

Valores esperados de sala e laboratório

Gere o período e a velocidade orbital ideais para um comprimento de corda e um semiângulo do cone dados antes de os alunos medirem os tempos de revolução e calcularem o erro percentual.

Projeto de demos e exposições

Escolha o comprimento e o semiângulo para que uma demonstração cônica pendente complete cada órbita em um período-alvo sob a gravidade local.

Física de jogos e animação

Defina o comprimento da corda e o ângulo do cone para que adereços pendentes e atrativos circulares se movam a uma velocidade previsível sem ajustar temporizadores manualmente.

Quais fórmulas a calculadora de pêndulo cônico usa?

O raio r = L sin θ também é devolvido.

Como isso difere de um pêndulo simples?

Um pêndulo simples oscila em um plano e, para ângulos pequenos, tem período 2π √(L/g) independente da amplitude. Um pêndulo cônico se move em um círculo horizontal contínuo a θ fixo; período e velocidade dependem desse ângulo.

Por que um semiângulo de zero ou 90° é rejeitado?

A zero graus não há cone — apenas uma massa em repouso sob o pivô. A noventa graus ou mais a geometria não é um pêndulo cônico pendente com suporte vertical positivo.

A massa da esfera importa?

Não no modelo ideal de corda implementado aqui. A massa se cancela no equilíbrio de forças, de modo que apenas o comprimento, o semiângulo e a gravidade entram nas fórmulas de período e velocidade.

Em quais unidades devo informar os dados?

O comprimento em metros, o semiângulo em graus medido a partir da vertical e a gravidade em metros por segundo ao quadrado. Converta centímetros ou polegadas para metros antes, porque a ferramenta não converte unidades.

Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/mech/conical-pendulum

Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/mech/conical-pendulum \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"length":1,"half_angle_deg":30,"gravity":9.80665}'
{
  "length": 1,
  "half_angle_deg": 30,
  "gravity": 9.80665
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "mech.conical_pendulum",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.

por chamadaUS$ 0,002

Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.

HTTPCódigoO que significa
401unauthorizedToken ausente ou inválido. Confira o header Authorization.
402insufficient_balanceSaldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo.
404unknown_typeEsse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo.
429rate_limitedMuitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo.

Esta capacidade aplica os resultados clássicos em forma fechada de período e velocidade tangencial a partir do comprimento, do semiângulo e da gravidade, e devolve raio, altura, velocidade angular e frequência como JSON limpo.

Entradas, faixas válidas, saídas e unidades

Length e gravity devem ser finitos e estritamente maiores que zero. O semiângulo deve ser estritamente maior que zero e estritamente menor que noventa graus: zero graus é uma massa em repouso sob o pivô sem cone, e noventa graus ou mais não é uma geometria cônica pendente com suporte vertical positivo. Uma corda de um metro a trinta graus sob a gravidade padrão da Terra é uma verificação útil ao conectar clientes. Converta centímetros ou polegadas para metros antes de chamar. Envie três números: length em metros, half_angle_deg em graus e gravity em metros por segundo ao quadrado. A resposta ecoa length_m, half_angle_deg e gravity_m_s2, depois radius_m, height_m (distância vertical pivô-plano L cos theta), period_s, speed_m_s, angular_speed_rad_s, frequency_hz e as duas strings de fórmula para logs de auditoria. O arredondamento é fixo em doze casas decimais para que os resultados do navegador e da API coincidam byte a byte com as mesmas entradas. Campos inválidos ou ausentes falham rápido com invalid_input e não são cobrados.

Onde as equipes usam os números do pêndulo cônico na prática

Redatores de documentação incorporam a API em guias interativos para que os leitores testem a própria L, theta e g sem sair da página. Como cada chamada bem-sucedida é um único item analítico com preço de US$ 0,002, scripts em lote podem recalcular tabelas ao longo de comprimentos, ângulos ou gravidades planetárias sem assinatura nem custo de modelo. Prefira este endpoint quando quiser a forma fechada cônica estacionária — não o balanço de um pêndulo simples, nem a trajetória de um pêndulo esférico, nem um resolvedor numérico de EDO para movimento transitório grande.

Quanto custa cada chamada à API?

US$ 0,002 por solicitação bem-sucedida. A ferramenta do navegador acima roda grátis localmente; a API debita do seu saldo pré-pago do KIT somente quando a tarefa é bem-sucedida.

Ver a documentação completa do KIT →