Fundamentos y Aplicaciones del Movimiento Armónico Simple y el Péndulo

Conceptos Fundamentales del Movimiento Armónico Simple (MAS)

Definiciones Clave en la Física de las Oscilaciones

Pulsación ($\omega$)

Es el número de periodos comprendidos en $2\pi$ unidades de tiempo.

Movimiento Armónico Simple (MAS)

Es un movimiento rectilíneo con aceleración variable, producido por las fuerzas que se originan cuando un cuerpo se separa de su posición de equilibrio. Un cuerpo oscila cuando se mueve periódicamente respecto a su posición de equilibrio.

Ley de Hooke

Cuando una fuerza externa actúa sobre un material, causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo.

Relación entre MAS y Movimiento Circular Uniforme (MCU)

El MAS de un cuerpo real se puede considerar como el movimiento de la proyección de un cuerpo auxiliar que describe un movimiento circular uniforme de radio igual a la amplitud y velocidad angular, sobre el diámetro vertical de la circunferencia que recorre. Es decir, cuando un objeto gira con un movimiento circular uniforme en una trayectoria circular, el movimiento de la proyección del objeto sobre el diámetro es un movimiento armónico simple.

El Péndulo Simple

Se define como una partícula de masa suspendida de un punto fijo (punto $O$) por un hilo inextensible de longitud $L$ y de masa despreciable.

Elementos del MAS

• Oscilación o vibración: Es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar de nuevo a ella, pasando por las posiciones intermedias.
• Elongación: Es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.
• Amplitud: Es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.
• Periodo: Es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra “t”.
• Frecuencia: Es el número de oscilaciones o vibraciones realizadas en la unidad de tiempo.

Aplicaciones del Péndulo

• Mediciones de tiempo, como la construcción de relojes.
• Determinación del valor de la aceleración de la gravedad.
• La plomada, usada para medir la profundidad del agua.
• Péndulo de Foucault, que evidencia la rotación de la Tierra.