Movimiento oscilatorio

Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)

PROBLEMA ESCOGIDO (#4):

4. Un bloque de 200 g se une a un resorte horizontal y ejecuta movimiento armónico simple con un periodo de 0.250 s. La energía total del sistema es de 2.00 J. Encuentre a) la constante de fuerza del resorte y b) la amplitud del movimiento.

CONCEPTOS NECESARIOS:

MOVIMIENTO OSCILATORIO: uno de los movimientos más importantes, de los observados en la naturaleza, es el movimiento oscilatorio o vibratorio. Una partícula oscila cuando se mueve periódicamente respecto a una posición de equilibrio, este movimiento puede ser simple o completo. Los puntos de equilibrio mecánico son, en general, aquellos en los cuales la fuerza neta que actúa sobre la partícula es cero.

MOVIMENTO ARMONICO SIMPLE: De todos los movimientos, el más importante es movimiento armónico simple (MAS), debido a que además de ser el demás sencilla descripción matemática, es una aproximación muy buena de muchas oscilaciones presentes en la naturaleza.

Una partícula describe un movimiento armónico simple (M.A.S) cuando se mueve a lo largo del eje X, estando su posición x dada en función del tiempo t por la ecuación.

MASA: Es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia que ostenta un determinado cuerpo que se estudia, siendo el kilogramo y de acuerdo a la clasificación que ofrece el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de masa a través de la cual se mide la materia.

Es una propiedad extrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar.

PERIODO: Es el intervalo de tiempo entre 2 puntos equivalentes de una onda u oscilación, también se puede asociar a la frecuencia mediante la relación:

El período mide el tiempo que se tarde en dar una vuelta completa y se mide en segundos. Es la inversa de la frecuencia.

ENERGIA: se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

La energía es una magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades (composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen energía.

Un campo este, el de la física, que nos lleva a determinar que en el mismo se produce la mención a diversos tipos de energía. En concreto, tendremos que hacer frente a dos: la cuántica y la clásica.

Pueden detallarse diversos tipos de energía según el campo de estudio. La energía mecánica, por ejemplo, es la combinación de la energía cinética (que genera a

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