Movimiento armónico simple y movimiento circular uniforme.

Período y frecuencia de oscilaciones

Cuando se pulsa una cuerda de guitarra o un resorte sube y baja, el intervalo de tiempo entre cada oscilación se define como movimiento periódico. El tiempo que se tarda en completar una oscilación está dado período. Además de representar oscilaciones repetidas, un período también puede representar un evento. La unidad de medida para un período generalmente se da en segundos.

Frecuencia

Cuando se repite un periodo, se indica por el número de oscilaciones por unidad de tiempo frecuencia. Matemáticamente, la frecuencia se expresa mediante la siguiente fórmula:

$f=frac{1}{T}$

Dónde,

f = frecuencia

T = período de tiempo

1 = constante

La unidad SI para frecuencia es ciclos por segundo, también conocida como hercios (Hz). Un ciclo es igual a una oscilación. Las oscilaciones son repetitivas durante un cierto número de ciclos.

Preguntas de revisión

1. Un ______ provoca una perturbación en un sistema que activa oscilaciones.

2. Las ondas creadas por las oscilaciones transportan energía. V/F

3. La fuerza restauradora de un objeto ______ cuando aumenta la deformación.

• aumentó
• reducido
• Siempre lo mismo

4. Un ciclo es igual a cuantas oscilaciones?

5. El término _______ se refiere al número de oscilaciones por unidad de tiempo.

Movimiento armónico simple: movimiento periódico especial

Las oscilaciones son muy comunes en la naturaleza y en los objetos hechos por el hombre porque ocurren de muchas maneras diferentes. Es un tipo de oscilación. movimiento armónico simple. Se refiere a un movimiento oscilatorio que es directamente proporcional al desplazamiento, y el sistema en el que ocurren las oscilaciones se llama oscilación. oscilador armónico simple.

Si no hay fricción u otras fuerzas no conservativas que amortigüen las oscilaciones, un oscilador armónico simple seguirá oscilando indefinidamente con un desplazamiento igual a ambos lados de la posición de equilibrio. El desplazamiento máximo desde el equilibrio se da amplitud. La amplitud y el desplazamiento de objetos como un resorte helicoidal de metal están en metroy las oscilaciones sonoras se representan en unidades de presión.

Movimiento armónico simple

Un hecho significativo sobre el movimiento armónico simple es el período contigo y frecuencia F independiente de la amplitud. Por ejemplo, las cuerdas de una guitarra oscilarán a la misma frecuencia tanto si se pulsan con fuerza como con suavidad. Por esta razón, se utilizan oscilaciones armónicas simples para hacer funcionar los relojes porque el período permanece constante.

Los únicos factores que afectan el período y la frecuencia son el movimiento armónico simple. la masa y la constante de fuerza k. Siempre que un oscilador armónico es rígido, se requiere una gran fuerza k para activarlo. Además, tendrá un marco de tiempo más corto que algo menos rígido. Su masa afecta el período de un oscilador armónico. Cuanto más grande sea el sistema, mayor será su duración.

La conexión entre el movimiento armónico y las ondas.

Todo movimiento armónico simple involucra ondas seno y coseno. El desplazamiento en cualquier movimiento armónico es una función del tiempo porque las oscilaciones ocurren con el período T. La velocidad del movimiento también es una función del tiempo. En el desplazamiento máximo relativo al equilibrio, la velocidad y el tiempo son cero.

El péndulo simple

Es un tipo de oscilador armónico simple a péndulo simple. Un péndulo simple es un objeto de pequeña masa, suspendido por un hilo o cuerda ligera.

Cuando un péndulo simple se mueve fuera del equilibrio, oscila en un arco. La longitud del desplazamiento se da longitud de arco y se identifica como s. Cuando ocurre el desplazamiento, se crea una fuerza restauradora hacia la posición de equilibrio. Esta fuerza restauradora es directamente proporcional al desplazamiento.

dos factores influyen en el período de un péndulo simple, que es el tiempo que duran las oscilaciones. cartero es la longitud del alambre o hilo, y la segundo factor es la aceleración de la gravedad. El período T es casi independiente de la amplitud y la masa.

Fig.1: Péndulo simple – Oscilador armónico

Preguntas de revisión

6. El movimiento armónico simple no puede oscilar indefinidamente. V/F

Siete. Un hecho importante sobre el movimiento armónico simple es que _____ es independiente de la amplitud.

• el período
• frecuencia
• Tanto a como B

8. ¿Qué factor es cierto sobre el efecto sobre el período y la frecuencia del movimiento armónico simple?

• Cuanto menos rígido es un objeto, más corto es su lapso de tiempo.
• Siempre que un oscilador armónico es rígido, se requiere una gran fuerza para activarlo.
• Cuanto más grande es el sistema, más largo es el período.
• todo eso antes

9. Cuando un objeto oscila y alcanza su desplazamiento máximo, la velocidad y el tiempo son ______.

diez. Enumere dos factores que afectan el período de tiempo de un péndulo simple.

Energía y el oscilador armónico simple

Un oscilador armónico simple tiene energía potencial y energía cinética. Cuando un objeto se deforma y no se mueve, tiene energía potencial almacenada.

Como un oscilador armónico simple no tiene fuerzas disipativas, tiene energía cinética. Por lo tanto, cuando ocurre un movimiento armónico simple sin amortiguamiento, la energía oscila entre la energía cinética y la energía potencial. Un ejemplo son las oscilaciones de resorte. Cuando está completamente comprimido y no se mueve, toda la energía se almacena como energía potencial. Cuando el resorte se descomprime, la energía potencial elástica se convierte en energía cinética. En la posición de equilibrio, toda la energía del resorte es cinética. Cuando pasa el equilibrio, la energía del resorte se convierte nuevamente en energía potencial.

Velocidad durante las oscilaciones

Cuando una oscilación armónica simple alcanza su posición de máximo desplazamiento, la velocidad es cero. En esta posición, toda la energía está en forma potencial y no hay energía cinética. Cuando la fuerza restauradora hace que el oscilador se mueva hacia el equilibrio, la energía potencial disminuye y la energía cinética aumenta. La energía es compartida por ambos, pero la energía total no cambia. Cuando el oscilador alcanza la posición de equilibrio, su velocidad está en un nivel máximo.

La velocidad máxima depende de tres factores:

1. La velocidad máxima es directamente proporcional a la amplitud.
2. La velocidad máxima de los objetos es mayor.
3. La velocidad máxima es menor para objetos con masas más grandes.

Movimiento circular uniforme

Cuando un objeto se mueve en una trayectoria circular con velocidad angular constante y movimiento circular uniforme, se produce un movimiento armónico simple. El movimiento es de ida y vuelta en el eje x. El periodo T de un oscilador es el tiempo que tarda el objeto en dar una vuelta completa.

Mientras miraba un carrusel a distancia, cualquier objeto exhibe un movimiento armónico simple a medida que avanza y retrocede entre las posiciones izquierda y derecha mientras gira para crear un movimiento circular uniforme.

Preguntas de revisión

dieciséis. Dé un ejemplo en el que sea deseable amortiguar un oscilador.

17 Cuando las oscilaciones del movimiento armónico disminuyen debido al amortiguamiento, la fuerza neta será _____.

• aumentar
• reducciones
• Siempre lo mismo

18 La amortiguación _______ se refiere a un sistema lento y lento.

• Más
• Abajo
• Crítico

19 Cuando un objeto se envía con una frecuencia igual a su frecuencia natural, ocurre una condición conocida como ______.

20 Cada vez que la amortiguación de un oscilador armónico se vuelve más pequeña, la amplitud del oscilador también se vuelve más pequeña. V/F

Revisar las respuestas

1. Obligación
2. j
3. a
4. A
5. Frecuencia
6. F
7. contra
8. D
9. cero
10. Distancia y aceleración de la gravedad
11. contra
12. cero
13. j
14. permanece constante
15. A
16. Una perturbación en un coche
17. b
18. contra
19. resonancia
20. F