modelacion y simulacion de un sistema mecanico

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Scientia et Technica Año XIII, No x, Mes de 200x. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

SIMULACIÓN DE UN SISTEMA MASA RESORTE AMORTIGUADOR CON CIRCUITOS
ELECTRÓNICOS
Simulation of a Spring-Mass-Shock Absorber System with Electronic Circuits
RESUMEN
En este documento se muestran los resultados obtenidos al realizar la simulación
de un sistema dinámico conformado por unamasa, un resorte, y un
amortiguador; mediante un circuito electrónico que contiene amplificadores
operacionales. También se presenta la solución matemática del sistema con sus
respectivas gráficas en Matlab©, la simulación del circuito diseñado en la
herramienta Proteus©, y las imágenes del montaje realizado obtenidas en el
osciloscopio.
PALABRAS CLAVES: Amplificador operacional, ecuacionesdiferenciales,
movimiento oscilatorio, sistemas dinámicos lineales.
ABSTRACT
This paper shows the results obtained when performing the simulation of a
dynamic system composed of a mass, a spring and a shock absorber; by an
electronic circuit containing operational amplifiers. It also presents the
mathematical solution of the system with their respective graphs in Matlab©, the
circuitsimulation designed in the Proteus© tool, and images made from the
assembly in the oscilloscope.
KEYWORDS: Operational amplifier, differential equations, oscillatory
movement, linear dynamic systems.

1. INTRODUCCIÓN
Uno de los temas de la física básica cruciales en la
formación de ingenieros consiste en el análisis de
sistemas dinámicos, los cuales en estas asignaturas se
encuentranrepresentados generalmente por el estudio del
movimiento de una masa unida a un soporte a través de
un resorte y de un amortiguador. La importancia de la
comprensión de este tema por parte de los estudiantes es
evidente, pues los sistemas dinámicos constituyen una
parte activa de los contenidos en la gran mayoría de
ingenierías. Por ejemplo, en ingeniería electrónica, los
sistemas dinámicoslineales son la base para el estudio de
las teorías de control y de señales, pues permiten modelar
mediante ecuaciones diferenciales muchos de los
procesos que se requieren controlar, o los sistemas por
medio de los cuales se propaga una señal, permitiendo así
predecir un posible comportamiento futuro de todo el
fenómeno.
Sin embargo, en los cursos de física se evidencia una
difícilcomprensión de este tema por parte de los
estudiantes, debido en mayor parte al desconocimiento
del experimento real que origina este fenómeno físico,
impidiendo que el estudiante realice una abstracción del
problema en estudio, sin lo cual la construcción de un
mapa mental se torna bastante complicada.

Fecha de Recepción: (Letra Times New Roman de 8 puntos)
Fecha de Aceptación: Dejar en blancoWILLIAM ARDILA URUEÑA
Licenciado en Física
MSc. Física
Profesor Titular
Universidad Tecnológica de Pereira
williamar@utp.edu.co
JOSÉ
ANDRÉS
CHAVES
OSORIO
Ingeniero Electricista
Especialista en Pedagogía
Profesor Asistente
Universidad Tecnológica de Pereira
jchaves@utp.edu.co
EDWIN ANDRÉS QUINTERO
Ingeniero Electrónico
Estudiante Maestría en
Instrumentación Física
ProfesorAuxiliar
Universidad Tecnológica de Pereira
equintero@utp.edu.co

Otra posible causa de esta dificultad encuentra sus
orígenes en la debilidad que presentan los estudiantes en
cuanto a las bases matemáticas necesarias para describir
este tipo de fenómenos, produciendo falta de atención del
educando, pues su pobre formación inicial no le permite
acercarse al fenómeno de una forma curiosa einteresada.
Una alternativa de solución a esta problemática
presentada en la enseñanza de la física básica, consiste en
crear experimentos que muestren al estudiante la
importancia de la comprensión de este fenómeno, dada su
semejanza con otros tipos de sistemas.
Este documento presenta la simulación de un sistema
masa-resorte-amortiguador
mediante
un
circuito
electrónico compuesto de...