Fundamentos de la Cinemática: Movimiento Armónico Simple y Vibraciones Periódicas

Movimientos Vibratorios y el Movimiento Armónico Simple (MAS)

Este documento establece los conceptos fundamentales que definen los movimientos que se repiten a lo largo del tiempo, esenciales para comprender la física de las oscilaciones y las vibraciones.

1. Movimiento Periódico

El movimiento periódico es aquel que se repite a intervalos iguales de tiempo, conocido como periodo.

Ejemplos de Movimiento Periódico:

• Movimientos circulares uniformes, como el de la punta de la aguja de un reloj.
• Movimiento de un péndulo.
• Movimiento de vibración de la membrana de un tambor.

2. Movimiento Oscilatorio o Vibratorio

El movimiento oscilatorio o vibratorio es un tipo específico de movimiento periódico que tiene lugar a un lado y a otro de una posición de equilibrio estable.

Ejemplos:

• Movimiento de un péndulo.
• Movimiento de vibración de la membrana de un tambor.

3. Definición Formal de Movimiento Periódico

Si se analiza el movimiento circular, se observa que cada vez que el punto móvil ha dado un giro completo, se repite el valor de tres variables cinemáticas:

• Posición del móvil
• Velocidad del móvil
• Aceleración

Un cuerpo o una partícula describen un movimiento periódico cuando las variables posición, velocidad y aceleración de su movimiento toman los mismos valores después de un tiempo constante denominado periodo.

4. Movimientos Periódicos No Circulares: Oscilaciones y Vibraciones

No todos los movimientos periódicos son circulares. A continuación, se presentan ejemplos de movimientos periódicos no circulares:

1. Una masa cuelga de un muelle en equilibrio, es desplazada respecto de esta posición de equilibrio y soltada. Se produce un movimiento periódico, de amplitud $A$, en torno a una posición.
2. Un alambre vertical fijado por uno de sus extremos al suelo. El otro extremo es desplazado respecto de su posición de equilibrio y soltado. Ocurre lo mismo que en el caso anterior.
3. Un péndulo simple puesto en movimiento.

Estos movimientos periódicos se suelen denominar vibratorios u oscilatorios. Como vemos, en ellos se desplaza un cuerpo o una partícula sucesivamente de un lado a otro de la posición de equilibrio, repitiendo a intervalos de tiempo regulares sus variables cinemáticas (posición, velocidad y aceleración).

5. Diferencias entre Movimientos Oscilatorios y Movimientos Vibratorios

La distinción principal entre estos movimientos radica en la rapidez de la repetición:

• Movimientos Oscilatorios: Son relativamente lentos (ejemplos: péndulo, muelle colgando, etc.).
• Movimientos Vibratorios (Vibraciones): Se considera un movimiento vibratorio cuando las oscilaciones son muy rápidas. El movimiento correspondiente se denomina vibración (el ejemplo anterior del alambre correspondería a este caso).