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OSCILACIONES MECÁNICAS

Ideas esenciales

Dentro de la gran diversidad de oscilaciones que existen, la Física se ocupa de estudiar las oscilaciones mecánicas, en particular, las periódicas. Es a este tipo de oscilación, a la que está dirigido el estudio del tema.

¿Cuándo una oscilación mecánica es periódica?

Analicemos el movimiento de un cuerpo que cuelga de un cordel y se balancea  (péndulo).

osc_2En este caso su posición varía alrededor de determinado punto, oscila; pero además, en este caso, cada determinado intervalo de tiempo el cuerpo ocupa aproximadamente la misma posición y se mueve en igual dirección. O sea, el movimiento se repite una y otra vez.

Una oscilación mecánica se denomina periódica cuando sus valores se repiten con iguales intervalos de tiempo.

Este péndulo realiza una oscilación completa cuando al soltarlo, en la posición 1, regresa a esa misma posición al transcurrir determinado intervalo de tiempo.

¿Qué magnitudes caracterizan a las oscilaciones periódicas?

Entre las magnitudes que caracterizan a las oscilaciones se encuentran: el período, la frecuencia y la amplitud.

Período

En la vida cotidiana el vocablo período se emplea para indicar la duración de procesos que se repiten regularmente: período vacacional, período de rotación de la Tierra alrededor de su eje y de traslación alrededor del Sol, etc.

En general, en las ciencias, la palabra período se utiliza para caracterizar la duración de procesos que se repiten regularmente.

osc_5Se denomina período de las oscilaciones al tiempo que demora en realizarse una oscilación completa.

Para calcularlo se divide el intervalo de tiempo (t) en que se realizaron “n” oscilaciones completas por el número de oscilaciones completas.

La unidad de medida en el sistema internacional de unidades es el  segundo (s)

Frecuencia

¿Cómo determinar la frecuencia de las oscilaciones?

Comúnmente empleamos el vocablo frecuencia en nuestra vida cotidiana. Solemos decir que en los meses de verano, julio y agosto, vamos a la playa con mayor frecuencia que en otros meses del año; que cuando corremos, el corazón late con mayor frecuencia que cuando no lo hacemos. En Física, la frecuencia de las oscilaciones, significa la rapidez con que ellas se realizan.

osc_4Se denomina frecuencia de las oscilaciones al número de oscilaciones completas que se realiza en la unidad de tiempo.

Para calcular la frecuencia (f) de las oscilaciones se divide el número de oscilaciones completas (n) dividido por el intervalo de tiempo (t) en que se realizan dichas oscilaciones.

  

La unidad básica de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades es el hertz (Hz), en honor a Heinrich Hertz (1857-1894). También se emplean otras unidades de frecuencia, que son múltiplos del hertz.

1 kilohertz (1kHz) = 1 000 Hz

1 megahertz (1MHz) = 1 000 000 Hz

1 gigahertz (1GHz) = 1 000 000 000 Hz

Existe una intima relación entre la frecuencia y el período de una oscilación. Mientras mayor es el período, menor será la frecuencia. Al comparar las ecuaciones con que calculamos estas magnitudes podemos percatarnos que ellas son recíprocas. De forma sencilla podemos conocer el valor una de ellas, conociendo la otra.

Amplitud

La palabra amplitud suele empelarse en la vida como sinónimo tamaño, extensión, dimensiones en general. Suele decirse que una habitación tiene mayor o menor amplitud que la otra.

La amplitud de la oscilación es el máximo valor que alcanza cierta magnitud, medido a partir del valor alrededor del cual oscila.

osc_6

 

En el péndulo, la amplitud de la oscilación es la máxima distancia que este alcanza, medido a partir de su posición de equilibrio.

 

 

En general, las oscilaciones se caracterizan por: la frecuencia, el período y la amplitud. ¿De qué factores dependerán  las características que presentan las oscilaciones?

Múltiples experimentos demuestran que las características de las oscilaciones dependen de:

•          Características propias del sistema.

•          Cierta acción externa sobre el sistema.

 

 

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Actividades de aprendizaje

 

 

1.  A continuación te mostraremos las gráficas de oscilaciones de: un péndulo, un violín y de unos platillos.

 

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a)    ¿Cuáles de ellas corresponden a oscilaciones periódicas?

¿Por qué?

b) Identifica oscilaciones completas o ciclos en las gráficas.

 

2. La frecuencia de las pulsaciones constituye una medida de los signos vitales del organismo.

a)     Determina la frecuencia de tus pulsaciones.

b)    Calcula el período de oscilación.

c)     Analiza las posibles causas de incertidumbre en las mediciones realizadas.

 

3. Las ramas de un diapasón en “do mayor” realiza 256 oscilaciones completas en cada segundo.

a)    ¿Cuál es su frecuencia?

b)    ¿Cuál es su período?