M.A.S

Movimiento armónico simple (M.A.S)

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Estudiante: Carlos Montero Grado: 11°A

¿Qué es el M.A.S?

El movimiento armónico simple o M.A.S, es un movimiento periódico, y vibratorio en ausencia de fricción. Una partícula o sistema tiene m.a.s cuando vibra bajo la acción de fuerzas restauradoras que son proporcionales a la distancia respecto a la posición de equilibrio. Las fuerzas restauradores siguen la ley de Hooke:    F→=−k⋅x→

Elementos del M.A.S

Elongación, x: posición de la partícula que oscila en función del tiempo y es la separación del cuerpo de la posición de equilibrio. Su unidad de medidas en el SI es el metro (m) Amplitud Amplitud, A: es la elongación máxima. Su unidad es el metro en el SI. Frecuencia, f: el número de oscilaciones o vibraciones que se producen en un segundo. Su unidad es el Hertzio (Hz). 1 Hz = 1 oscilación / segundo Periodo, T: el tiempo que tarda en cumplirse una oscilación completa. Fase, φ: La fase del movimiento en cualquier instante. Corresponde con el valor φ=ω⋅t+φ0. Se trata del ángulo que representa el estado de vibración del cuerpo en un instante determinado. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el radián (rad). Cuando se produce una oscilación completa, la fase aumenta en 2·π radianes y el cuerpo vuelve a su posición (elongación) x inicial.  Fase inicial, φ0 : Se trata del ángulo que representa el estado inicial de vibración, es decir, la elongación x del cuerpo en el instante t = 0. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el radián (rad) Frecuencia angular, velocidad angular o pulsación, ω : Representa la velocidad de cambio de la fase del movimiento. Se trata del número de periodos comprendidos en 2·π segundos. Su unidad de medida en el sistema internacional es el radián por segundo ( rad/s ). Su relación con el período y la frecuencia es: ω=2⋅πT=2⋅π⋅f 

Funcionamiento de un reloj de péndulo

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Los componentes principales de un reloj de péndulo son: el péndulo la esfera del reloj (donde se muestra la hora), un eso unido a una cuerda que da vuelta a una polea o a un muelle y un muelle de escape que da impulsos cronometrados al péndulo para mantenerlo oscilando. En el reloj de péndulo es la caída del peso unido a la cuerda la que proporciona la energía necesaria para que las manecillas se muevan. Pero el peso no cae a plomo, sino muy lentamente, en intervalos regulares. Para que el peso no caiga tan rápido es necesario un mecanismo de control que vaya frenando su caída, que es ahí donde entra en juego el péndulo. Cuando el péndulo oscila también lo hace el escape, al que está unido. El escape bloquea y desbloquea el mecanismo de control para permitir que el peso caiga una vez por segundo. Una vez que el peso ha caído toda su altura, debe ser devuelto a su posición inicial.

Funcionamiento de un sismómetro

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Un sismómetro sencillo, que es sensible a movimientos verticales del terreno puede ser visualizado como una pesa suspendida de un resorte que a su vez están suspendidos sobre una base que se mueve con los movimiento de la superficie de la Tierra. El movimiento relativo entre la masa y la base proporciona una medida del movimiento vertical de la Tierra. Para añadir un sistema de registro se coloca un tambor que gira en la base y un marcador sujetado a la masa. El movimiento relativo entre la pesa y la base, puede ser registrado en una tira de papel o por medio electrónico generando una serie de registros sísmicos, conocidos como el sismograma. Los sismómetros operan con un principio de inercia, objetos estacionarios, como la pesa en la figura, que se mantiene sin movimiento a menos que se les aplique una fuerza.

¿Por qué vibra una telaraña?

La telaraña es creada con hilos fuertes, tensos, y algunos pegajosos, donde quedarán atrapadas las presas. Las presas al intentar escapar, y no poder, generaran vibraciones que se propagaran a lo largo del hilo, formando ondas por todo el material que se expande dependiendo de los hilos que se toquen entre sí y el movimiento de la presa.  Las arañas controlan la tensión y firmeza de sus redes para localizar e identificar tanto a sus presas como a los ejemplares de su misma especie. Las vibraciones, además de permitir identificar una presa, también es importante en el cortejo. Muchos machos genera un tipo muy específico de patrón musical para determinar si es macho, si es la especie correcta y si quieren aparearse con él.

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Uso del péndulo según Galileo Galilei

La primera descripción científica que se le da al péndulo se le debe a Galileo, que en "De Motu" nos dice que el periodo de oscilación de un péndulo sólo depende de la longitud de la cuerda. Galileo al no contar con objetos fiables para la medición del tiempo,  como los cronómetros, obtenía edidas imprecisas, las cuales no daban los mismos resultados que otros experimentos de otros científicos. Igualmente, Galileo enriquecía sus resultados experimentales con deducciones geométricas y con algunas descripciones un poco exageradas.

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El péndulo en la vida cotidiana

Las principales aplicaciones que se le da al péndulo en la vida cotidiana son: Medición del tiempo. El metrónomo, el cual es un instrumento utilizado en la música para indicar el tempo o pulso en las composiciones musicales, permite mantener al músico un pulso constante en una composición. La plomada, que sirve para señalar la línea vertical o también para medir las profundidades de las aguas.

Otra aplicación se conoce como Péndulo de Foucalt, en honor al físico francés León Foucault, el cual se emplea para evidenciar la rotación de la tierra, está formado por una gran masa suspendida de un cable muy largo. También sirve como prueba efectiva de la rotación de la tierra, ya que un péndulo oscila en un plano fijo.

Conclusiones

El M.A.S es muy importante ya que todo en el universo todo es vibración y energía por lo cual el péndulo a facilitado diferentes actividades tanto para hombres, como para animales, como se pudo observar en el caso de la telaraña o en la medición de tiempos.