Wahadło fizyczne

Wahadło fizyczne jest bryłą sztywną. Jeden z końców bryły sztywnej przymocowany jest za pomocą przegubu do sufitu. Bryła sztywna może się obracać wokół osi obrotu przegubu. Oś obrotu jest prostopadła do płaszczyzny rysunku. Bryła sztywana posiada masę m i moment bezwładności I. Długość bryły sztywnej wynosi 2·l. Moment bezwładności I jest znany dla osi obrotu. W stanie równowagi bryła sztywna się nie porusza (znajduje się w stanie spoczynku). W stanie równowagi siła grawitacji działająca na bryłę jest równoważona przez siły reakcji. W pewnej chwili bryła została wychylona z pozycji równowagi o kąt α. Bryła znajduje się w polu grawitacyjnym Ziemi. Wahadło fizyczne jest bryłą sztywną, więc siła grawitacji jest umieszczona w punkcie środka masy C. Po wychyleniu z pozycji równowagi siła grawitacji rozkładana jest na dwie składowe. Pierwsza składowa siły grawitacji jest równoległa do osi bryły. Druga składowa jest prostopadła do osi bryły oraz to jej trajektorii ruchu. Obie składowe siły grawitacji są zależne od kąta α. W rozważanym przykładzie zakładamy brak oporu powietrza, ruch odbywa się w idealnej próżni. Wahadło fizyczne po wytrąceniu z położenia równowagi wykonuje ruch harmoniczny.