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DEPARTAMENTO DE F ÍSICA Y QUÍMICA · MATERIALES ELABORADOS POR RAFAEL GONZÁLEZ F ARFÁN
Apuntes de Física para SEGUNDO DE BACHILLERATO.
MOVIMIENTOS ARMÓNICO y ONDULATORIO · Página 115
Vibraciones y Ondas
Normalmente, el estudio del movimiento suele ser, en los capítulos de física, uno de
los temas más recurrentes. Al mismo tiempo, comprender ese fenómeno físico y las
posibles consecuencias que de él se deriven permite abordar otras cuestiones que en
principio poco parecen tener que ver entre sí. Casi siempre suele comenzarse el
movimiento por el estudio de las variables involucradas y la clasificación posterior
que se hace. Con todo, ese estudio no llega a ser nunca del todo completo. Así por
ejemplo, en el curso pasado se estudiaron los casos más frecuentes de movimiento
de un modo más o menos pormenorizado, pero dejando atrás otros casos igual de
interesantes. Uno de esos casos interesantes lo constituye el llamado “movimiento
armónico” y posteriormente, el conocido como movimiento ondulatorio
(armónico). De nuevo aquí volveremos a tropezarnos con conceptos vistos el curso
pasado, que haremos extensivo a nuevas situaciones.
Si recuerdas, todos los movimientos estudiados el curso pasado, bien eran
uniformes o bien poseían aceleraciones constantes. Queda por tratar aquellos casos
de movimientos con aceleración variable.
Nuestra andadura se va a iniciar con un nuevo tipo de movimiento: el oscilatorio o
armónico simple. Estudiaremos sus características y magnitudes fundamentales y
lo completaremos abordando el movimiento ondulatorio.
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Apuntes de Física para SEGUNDO DE BACHILLERATO.
MOVIMIENTOS ARMÓNICO y ONDULATORIO · Página 116
1. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE.
Muchos tipos de movimiento se repiten una y otra vez: la vibración de un cristal
de cuarzo en un reloj de pulso, el péndulo de un reloj, las vibraciones sonoras
producidas por un clarinete o un tubo de órgano y el movimiento periódico de
los pistones de un motor de combustión. A esta clase de movimiento le llamamos
movimiento periódico, y será el tema del presente capítulo. Su comprensión será
indispensable para un estudio posterior de las ondas, el sonido, la corriente
alterna y la luz.
Un cuerpo que tiene un movimiento periódico se caracteriza por una posición de
equilibrio estable; cuando se le aleja de esa posición y se suelta, entra en acción
una fuerza para volverlo al equilibrio. Sin embargo, para cuando llega ahí, ya ha
adquirido cierta energía cinética que le permite continuar su movimiento hasta
detenerse del otro lado, de donde será impulsado nuevamente hacia su posición
de equilibrio.
Al dejar oscilar libremente al objeto de la figura, éste describe un movimiento de
oscilación: un movimiento armónico simple (en adelante, MAS).
Si O es la posición de equilibrio, al soltar el objeto desde la posición A,
comenzará a moverse hacia O con cierta aceleración; rebasará la línea O, va
disminuyendo su velocidad hasta llegar a A’, en donde se detendrá. Luego,
volverá a moverse hacia O, y así sucesivamente. Si se desprecian los rozamientos,
el objeto continuará oscilando indefinidamente, siendo los puntos A y A’
posiciones simétricas respecto de O.
Evidentemente, la situación física se describe de un modo similar si el resorte con
el objeto unido se hallan en posición horizontal (sin rozamiento), y la
descripción/explicación de lo que sucede alcanza expresiones análogas.
Antes de comenzar a describir matemáticamente este tipo de movimiento,
conviene definir algunas de sus magnitudes importantes:
A A
A'
O