Fundamentos del Movimiento Circular Uniforme y Armónico Simple

Conceptos Fundamentales de Movimiento

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

Describe el movimiento de un cuerpo que atraviesa una trayectoria circular con rapidez constante. Aunque la rapidez del objeto es constante, su velocidad no lo es: la velocidad, una magnitud vectorial tangente a la trayectoria, cambia de dirección en cada instante. Esta circunstancia implica la existencia de una aceleración que, si bien en este caso no varía el módulo de la velocidad, sí varía su dirección.

Movimiento Periódico

Es el tipo de evolución temporal que presenta un sistema cuyo estado se repite exactamente a intervalos regulares de tiempo.

Periodo (T)

Es el tiempo que se tarda en completar una oscilación completa. Se mide en segundos (s). Su función inversa es la frecuencia.

Frecuencia (f)

Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico. Se mide en Hertz (Hz), que equivale a ciclos por segundo (s⁻¹). Es la inversa del periodo (f = 1/T).

Aceleración Centrípeta

Es una magnitud relacionada con el cambio de dirección de la velocidad de una partícula en movimiento cuando recorre una trayectoria curvilínea. Siempre apunta hacia el centro de la curvatura de la trayectoria.

Movimiento Armónico Simple (MAS)

Es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición (desplazamiento desde el equilibrio) pero en sentido opuesto. Queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno).

Elementos del Movimiento Armónico Simple

Oscilación

Es cada uno de los vaivenes completos de un movimiento oscilatorio alrededor de la posición de equilibrio.

Elongación (x)

Es la distancia (posición) que en cada instante separa a una partícula sometida a oscilación de su posición de equilibrio.

Amplitud (A)

Es el valor máximo que adquiere la elongación en un fenómeno oscilatorio. Representa el máximo desplazamiento desde la posición de equilibrio.

Periodo (T)

Tiempo que tarda un fenómeno periódico en recorrer todas sus fases o completar un ciclo, como el que emplea un péndulo en un vaivén completo o la Tierra en su movimiento alrededor del Sol. En el MAS, es el tiempo para una oscilación completa.

Tiempo (t)

Magnitud física que permite ordenar la secuencia de los sucesos, estableciendo un pasado, un presente y un futuro. Su unidad en el Sistema Internacional es el segundo (s).

Velocidad (v)

Magnitud física vectorial que expresa el cambio de posición de un móvil por unidad de tiempo. En el MAS, la velocidad varía continuamente, siendo máxima en la posición de equilibrio y nula en los extremos. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro por segundo (m/s).

Aceleración (a)

Magnitud física vectorial que expresa la variación de la velocidad por unidad de tiempo. En el MAS, la aceleración es proporcional a la elongación y de sentido opuesto (a = -ω²x), siendo máxima en los extremos y nula en la posición de equilibrio. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro por segundo al cuadrado (m/s²).

Puntos Extremos

(Nota: La siguiente definición parece referirse a geografía y no directamente al MAS. En el contexto del MAS, los puntos extremos son aquellos donde la elongación es máxima, es decir, x = +A y x = -A). Es un anexo que indica los puntos extremos del mundo, que son aquellas localizaciones de la Tierra que, en relación a su posición geográfica, altura, accesibilidad o distancia a la costa o al mar, tienen dimensiones extremas (máximas o mínimas).

Péndulo Simple

Es un sistema físico idealizado constituido por una partícula de masa m que está suspendida de un punto fijo O mediante un hilo inextensible y sin peso. Naturalmente, es imposible la realización práctica de un péndulo simple perfecto, pero es un modelo teórico muy útil, especialmente para pequeñas oscilaciones, donde su movimiento se aproxima al Movimiento Armónico Simple.