Notas de clase. El péndulo matemático y termodinámico

Resumen

Se plantea y resuelve un problema de mecánica en el que se analiza un péndulo matemático con hilo metálico, cuyo período presenta una dependencia termodinámica implícita, además de las dependencias explícitas con la longitud del hilo y con la aceleración de la gravedad. Se pone de manifiesto cómo las variaciones de temperatura y altura sobre el nivel del mar influyen conjuntamente en el período de oscilación, ofreciendo un ejemplo sencillo pero físicamente significativo de la interrelación entre magnitudes mecánicas y termodinámicas. Asimismo, se enfatiza el uso del formalismo de las derivadas parciales como herramienta conceptual y operativa para resolver con sentido físico este tipo de problemas, mostrando su utilidad en la enseñanza de la física a nivel universitario.

Abstract

A mechanics problem is posed and solved in which a mathematical (simple) pendulum with a metal wire is analysed; its period shows an implicit thermodynamic dependence, in addition to its explicit dependences on the length of the wire and on the acceleration due to gravity. It is shown how variations in temperature and in height above sea level jointly influence the period of oscillation, providing a simple but physically meaningful example of the interrelation between mechanical and thermodynamic quantities. The use of the partial-derivative formalism is also emphasised as a conceptual and operational tool for solving this kind of problem with physical insight, showing its usefulness in university physics teaching.

Traducción al inglés del resumen original.