Movimiento Oscilatorio y Movimiento Armónico Simple, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

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Clase № 12

Movimiento Oscilatorio:

 Movimiento Periódico.  Movimiento Oscilatorio.  Movimiento Armónico Simple.  Movimiento Amortiguado

PROF. OSCAR LÓPEZ

El movimiento periódico es el movimiento de un cuerpo que se

repite regularmente, el cuerpo regresa a una posición dada después de

un intervalo fijo. Con un poco de razonamiento podemos identificar

varios tipos de movimiento periódico en nuestra vida diaria.

Un auto regresa al garaje todas las tardes.

Nosotros regresamos a la mesa todas las noches a cenar.

Un candelabro con el que hemos topado se columpia en un sentido y en otro. Regresando a la misma posición a un ritmo regular.

Además de estos ejemplos, numerosos sistemas exhiben movimiento periódico.

Las moléculas en un sólido oscilan alrededor de sus posiciones de equilibrio.

En los circuitos eléctricos de corriente alterna, voltaje, corriente y carga eléctrica varían periódicamente con el tiempo.

MOVIMIENTO OSCILATORIO

Es un movimiento en torno a un

punto de equilibrio estable. Este

puede ser simple o completo.

Los puntos de equilibrio

mecánico son, en general,

aquellos en los cuales la fuerza

neta que actúa sobre la partícula

es cero.

Movimiento Armónico Simple (M.A.S)

El movimiento armónico simple, también denominado movimiento vibratorio armónico simple, es un movimiento periódico en ausencia de rozamiento, en el que un cuerpo oscila de un lado a otro de su posición de equilibrio y en intervalos de tiempo iguales.

Elementos del M.A.S

Actividad: Identifique en la siguiente figura los elementos del movimiento armónico simple:

N M

L

Oscilación o vibración completa : en la figura se obtiene una oscilación cuando una esfera , que depende de un hilo, sale de la posición “N”, va hasta “M” y vuelve a “N” pasando por la posición “ 0 ”. Elongación : en la figura “x” es la elongación, porque es el desplazamiento desde la posición de equilibrio hasta la posición “s” en un instante determinado.

S

0

Amplitud : en la figura “A” es la amplitud, porque es el valor máximo que puede tomar la elongación, a partir, de la posición de equilibrio.

Posición de equilibrio : es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante. La fuerza recuperadora es nula. El punto “ 0 ” representa la partícula en equilibrio.

Puntos de retorno : son los puntos extremos de la trayectoria en los cuales la fuerza recuperadora es nula. Los puntos “N” y “M” son puntos de retornos. Otros elementos: período (T), frecuencia (f) y frecuencia angular o pulsaciones ( 𝝎 )

PROPIEDADES DEL M.A.S.

1. El desplazamiento, la velocidad y la aceleración

varían con el tiempo.

2. La aceleración de la partícula que se mueve es

proporcional al desplazamiento, pero de dirección

opuesta.

3. La frecuencia y el período del movimiento son

independientes de la amplitud.

formuló la

ley de

elasticidad.

Fue un científico inglés, considerado uno de los científicos experimentales más importantes de la historia de la ciencia, con un genio creativo de primer orden.

En 1665, mientras trabajaba como ayudante de Robert Boyle, formuló lo que hoy se denomina ley de elasticidad de Hooke , que describe cómo un cuerpo elástico se estira de forma proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él, lo que dio lugar a la invención del resorte helicoidal o muelle.

Por ejemplo, esta ley permite predecir el efecto que el peso de los automóviles tendrá sobre un puente y sobre los materiales de los que está hecho (como el metal).

Energía Del Oscilador Armónico Simple

La energía mecánica total de un oscilador

armónico simple es una constante del movimiento

y es proporcional al cuadrado de la amplitud. 𝐸 =

1

2

𝑘𝐴

2

Energía cinética (K) y energía potencial (U) contra tiempo para un oscilador armónico simple con φ = 0

Energía cinética (K) y energía potencial (U) contra posición para un oscilador armónico simple.

El Péndulo Simple

El péndulo simple (también llamado péndulo matemático o péndulo ideal) es un sistema idealizado constituido por una partícula de masa m que está suspendida de un punto fijo o mediante un hilo al que se le puede regular su longitud y su peso.

Condiciones de un péndulo simple

1. El hilo es inextensible.
2. Su masa es despreciable comparada con la masa del cuerpo.
3. El ángulo de desplazamiento que llamaremos 𝜃 debe ser pequeño.

Fórmula del período de un

péndulo simple

𝑇 = 2𝜋

𝐿

𝑔

Esta fórmula aplica cuando la amplitud del péndulo no excede de los 5 grados

Leyes del

péndulo