Vibraciones

Vibraciones forzadas y resonancia
Cuando un cuerpo que está vibrando se pone en contacto con otro, el segundo cuerpo se ve forzado a vibrar con la misma frecuencia que el original. Por ejemplo, si un diapasón es golpeado con un martillo y luego se coloca su base contra la cubierta de una mesa de madera, la intensidad del sonido se incrementará repentinamente. Cuando se separa de la mesa eldiapasón, la intensidad disminuye a su nivel original. Las vibraciones de las partículas de la mesa en contacto con el diapasón se llaman vibraciones forzadas.

Hemos visto que los cuerpos elásticos tienen ciertas frecuencias naturales de vibración que son características del material y de las condiciones límite (de frontera). Una cuerda tensa de una longitud definida puede producir sonidos defrecuencias características. Un tubo abierto o cerrado también tiene frecuencias naturales de vibración. Siempre que se aplican a un cuerpo una serie de impulsos periódicos de una frecuencia casi igual a alguna de las frecuencias naturales del cuerpo, éste se pone a vibrar con una amplitud relativamente grande. Este fenómeno se conoce como resonancia o vibración simpática.

Un ejemplo de resonancia esel caso de un niño sentado a un columpio. La experiencia indica que la oscilación puede ser puesta en vibración con gran amplitud por medio de una serie de pequeños empujones aplicados a intervalos regulares. La resonancia se producirá únicamente cuando los empujones estén en fase con la frecuencia natural de vibración del columpio. Una ligera variación de los pulsos de entrada dará comoresultado una vibración pequeña o incluso ninguna.

El refuerzo del sonido por medio de la resonancia tiene múltiples aplicaciones, así como también buen número de consecuencias desagradables. La resonancia en una columna de aire en un tubo de órgano amplifica el débil sonido de una vibración de un chorro de aire vibrante. Muchos instrumentos musicales se diseñan con cavidades resonantes para produciruna variedad de sonidos. La resonancia eléctrica en los receptores de radio permite al oyente percibir con claridad las señales débiles. Cuando se sintoniza la frecuencia de la estación elegida, la señal se amplifica por resonancia eléctrica. En auditorios mal diseñados o enormes salas de concierto, la música y las voces pueden tener un sonido profundo que resulta desagradable al oído. Se sabe quelos puentes se destruyen debido a vibraciones simpáticas de gran amplitud producidas por ráfagas de viento.
1.Defina las vibraciones mecánicas y explique su efecto sobre las estructuras y lasmáquinas.
Se pueden considerar como vibraciones, las variaciones periódicas temporales de diferentesmagnitudes. Específicamente, una vibración mecánica es el movimiento de una película o de uncuerpo queoscila alrededor de una posición de equilibrio.Para definir las vibraciones mecánicas es importante incursionar en las causas de las mismas, lascuales pueden ser muchas, pero básicamente las vibraciones se encuentran estrechamenterelacionadas con tolerancias de mecanización, desajustes, movimientos relativos entre superficiesen contacto, desbalances de piezas en rotación u oscilación, etc. Losfenómenos anteriormentemencionados producen casi siempre un desplazamiento del sistema desde su posición deequilibrio estable originando una vibración mecánica.La mayor parte de vibraciones en máquinas y estructuras son indeseables porque aumentan losesfuerzos y las tensiones y por las pérdidas de energía que las acompañan. Además, son fuentede desgaste de materiales, de daños por fatiga, de movimientos yruidos molestos. En el estudio delas vibraciones mecánicas se mencionan algunos enunciados que explican algunas de susconsecuencias:
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"Todo sistema mecánico tiene características elásticas, de amortiguamiento y de oposición almovimiento; unas de mayor o menor grado a otras; pero es debido a que los sistemas tienenesas características lo que hace que el sistema vibre cuando es sometido a una...