Energia en el Movimiento Armonico Simple






INTRODUCCIÓN

Toda partícula sometida a un movimiento armónico simple posee una energía mecánica que podemos descomponer en: Energía Cinética (debida a que la partícula está en movimiento) y Energía Potencial (debida a que el movimiento armónico es producido por una fuerza conservativa).
En la naturaleza hay muchos movimientos que se repiten a intervalos iguales de tiempo, estos sonllamados movimientos periódicos. En Física se ha idealizado un tipo de movimiento oscilatorio, en el que se considera que sobre el sistema no existe la acción de las fuerzas de rozamiento, es decir, no existe disipación de energía y el movimiento se mantiene invariable, sin necesidad de comunicarle energía exterior a este. Este movimiento se llama Movimiento Armónico Simple (m.a.s)
Para estiraro comprimir un resorte se debe efectuar trabajo. Por lo tanto, se almacena energía potencial en un resorte estirado o comprimido. En el transcurso de la oscilación hay un continuo intercambio de energía potencial y cinética.
Cuando la partícula se aleja de la posición de equilibrio, la energía potencial incrementa su valor, o a expensas de una disminución de la energía cinética y viceversa.OBJETIVOS

Comprobar el intercambio de energía cinética y potencial, manteniéndose la energía total constante ya que se trata de una fuerza conservativa.
Definir un campo escalar llamado energía potencial (Ep) asociado a la fuerza.
Verificar si la energía cambiará a lo largo de las oscilaciones debido a la velocidad.
Estudiar la energía cinética y la energía potencial en los movimientososcilatorios armónicos.
Analizar e interpretar el comportamiento del movimiento armónico simple por medio de la experiencia.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar e interpretar en práctica el movimiento oscilatorio identificando las características principales del mismo.
Estudiar la relación entre fuerzas recuperadoras y movimiento oscilatorio
Conocer las características generales de losmovimientos oscilatorios.
Definir el movimiento armónico simple.
Definir el oscilador amortiguado.
Entender qué ocurre con la energía en ambos osciladores.


MARCO TEÓRICO
ENERGÍA EN EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
DEFINICIÓN:
El m. a. s. la energía se transforma continuamente de potencial en cinética y viceversa.
En los extremos solo hay energía potencial puesto que la velocidad es cero y enel punto de equilibrio solo hay energía cinética. En cualquier otro punto, la energía correspondiente a la partícula que realiza el m. a .s. es la suma de su energía potencial más su energía cinética.
Toda partícula sometida a un movimiento armónico simple posee una energía mecánica que podemos descomponer en: Energía Cinética (debida a que la partícula está en movimiento) y Energía Potencial(debida a que el movimiento armónico es producido por una fuerza conservativa).
Para estirar o comprimir un resorte se debe efectuar trabajo. Por lo tanto, se almacena energía potencial en un resorte estirado o comprimido. Pero antes veamos el movimiento de un péndulo simple:
La energía potencial es:


Así, ya que la energía mecánica total E es la suma de la energía cinética y potencial,tenemos que:

Donde V es la velocidad de la masa m cuando está a una distancia x de la posición de equilibrio. Siempre que no haya fricción, la energía mecánica total E permanece constante. Cuando la masa oscila para uno y otro lado, la energía se intercambia continuamente de energía potencial a energía cinética, y viceversa y es la misma cuando esta comprimido o estirado el resorte hasta la amplitudtotal. En esos puntos extremos, la masa se detiene momentáneamente al cambiar de dirección, de modo que:
y

Así, la energía mecánica total de un oscilador armónico simple es proporcional al cuadrado de la amplitud. En el punto de equilibrio, x = 0, toda la energía es cinética:



En la que V0 representa la velocidad máxima durante el...