PRENSA HIDRÁULICA



UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Universidad del Perú, Decana de América
Facultad de Ingeniería Industrial

MOVIMIENTO OSCILATORIO
LABORATORIO VIRTUAL DE FÍSICA II















I. INTRODUCIÓN


El movimiento vibratorio o de oscilación es uno de los más frecuentes los cuales podemos encontrar en la naturaleza. Encontramos muchos objetos que lo realizan: Labolita de un péndulo soltada desde una cierta altura, el extremo de un muelle después de haberlo separado de su posición de equilibrio, los puntos de una cuerda de guitarra recién punteada, la superficie de un tambor recién percutido, y a escala atómica también se produce de forma masiva este movimiento. En esta experiencia analizaremos los tipos de oscilaciones que hay y la manera como se generacada uno de ellas así como sus características, sus aplicaciones y sus efectos en la vida cotidiana.










II. MARCO TEÓRICO

1. Oscilación libre
En el caso en que un sistema reciba una única fuerza y oscile libremente hasta detenerse por causa de la amortiguación, recibe el nombre de oscilación libre. Éste es por ejemplo el caso cuando pulsamos la cuerda de una guitarra.

FIGURA01: Oscilación libre. La envolvente dinámica muestra fases de ataque y caída.
2. Oscilación amortiguada
Si en el caso de una oscilación libre nada perturbara al sistema en oscilación, éste seguiría vibrando indefinidamente. En la naturaleza existe lo que se conoce como fuerza de fricción (o rozamiento), que es el producto del choque de las partículas (moléculas) y la consecuente transformaciónde determinadas cantidades de energía en calor. Ello resta cada vez más energía al movimiento (el sistema oscilando), produciendo finalmente que el movimiento se detenga. Esto es lo que se conoce como oscilación amortiguada.











02: Oscilación amortiguada
En la oscilación amortiguada la amplitud de la misma varía en el tiempo (según una curva exponencial), haciéndose cada vezmás pequeña hasta llegar a cero. Es decir, el sistema (la partícula, el péndulo, la cuerda de la guitarra) se detiene finalmente en su posición de reposo.
La representación matemática es  , donde  es el coeficiente de amortiguación. Notemos que la amplitud  es también una función del tiempo (es decir, varía con el tiempo), mientras que a y  son constantes que dependen de las condiciones de iniciodel movimiento.
No obstante, la frecuencia de oscilación del sistema (que depende de propiedades intrínsecas del sistema, es decir, es característica del sistema) no varía (se mantiene constante) a lo largo de todo el proceso. (Salvo que se estuviera ante una amortiguación muy grande.)
3. Oscilación autosostenida
Si logramos continuar introduciendo energía al sistema, reponiendo la que sepierde debido a la amortiguación, logramos lo que se llama una oscilación autosostenida. Éste es por ejemplo el caso cuando en un violín frotamos la cuerda con el arco, o cuando soplamos sostenidamente una flauta.
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FIGURA 03: Oscilación autosostenida. La envolvente dinámica presenta una fase casi estacionaria (FCE), además de las fases de ataque y caída
La acción del arco sobre la cuerdarepone la energía perdida debido a la amortiguación, logrando una fase (o estado) casi estacionaria. Preferimos llamarla fase casi estacionaria -y no estado estacionario, como suele encontrarse en alguna literatura- debido a que, en condiciones prácticas, resulta sumamente difícil que la energía que se introduce al sistema sea exactamente igual a la que se pierde producto de la amortiguación. Enconsecuencia, la amplitud durante la fase casi estacionaria no es en rigor constante, sino que sufre pequeñas variaciones, cuya magnitud dependerá de nuestra habilidad para compensar la energía perdida.
Si la energía que se repone al sistema en oscilación es menor a la que se pierde producto de la fricción obtenemos una oscilación con amortiguación menor, cuyas características dependen de la...