El movimiento de un cuerpo unido a un muelle es un movimiento periódico, pues en él se repiten todas las magnitudes del movimiento a intervalos regulares de tiempo. Como puedes apreciar en la imagen, se produce un movimiento de ida y vuelta en el que en cada una de las posiciones el cuerpo tiene una velocidad y aceleración determinadas, que hacen que se reproduzca de manera reiterada a lo largo del tiempo. Se dice, entonces, que tiene lugar un movimiento oscilatorio o vibratorio.
Un movimiento oscilatorio es un movimiento periódico de vaivén en torno a una posición central, denominada posición de equilibrio.
Entonces, un movimiento oscilatorio es siempre un movimiento periódico. Sin embargo, un movimiento periódico no es necesariamente un movimiento oscilatorio. Por ejemplo, los movimientos circulares uniformes, como el giro de un plato en el microondas o la rotación terrestre (suponiendo una órbita circular), son movimientos periódicos, que se repiten en intervalos fijos de tiempo llamados periodos, pero en los que no se produce oscilación alguna en torno a una posición de equilibrio.
Una partícula o un sistema que posee un movimiento oscilatorio constituye un oscilador. Si sobre el oscilador no actuasen fuerzas de rozamiento, oscilaría de manera indefinida. Sin embargo, en los movimientos oscilatorios se producen pérdidas de energía debidas a fuerzas disipativas que amortiguan la vibración (se habla, entonces, de osciladores amortiguados). Para mantener constante este movimiento habría que suministrar a la partícula o al sistema una energía igual a la disipada por el rozamiento (osciladores forzados o sostenidos).
Aunque existen muchos ejemplos familiares de movimientos oscilatorios, como las vibraciones en las cuerdas de algunos instrumentos o el péndulo de un reloj, muchos otros son menos evidentes e imperceptibles, como las vibraciones de los átomos o las moléculas de un cristal o las oscilaciones electromagnéticas de las ondas de radio o televisión.
Parámetros del movimiento vibratorio
Todo movimiento oscilatorio o vibratorio se caracteriza por una serie de parámetros, que describimos a continuación:
- Periodo (T): es el tiempo que se necesita para describir una un oscilación completa (movimiento de ida… ¡y vuelta!). Se mide en segundos (s).
- Frecuencia (f o ν): es el número de oscilaciones completas efectuadas por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz).
- Elongación (x, y o z): es la posición de la partícula respecto a la posición de equilibrio. Se mide en metros (m).
- Amplitud (A): es el valor máximo de la elongación, por lo que la distancia entre las dos posiciones extremas es igual a 2A. Se mide en metros (m).
Movimiento armónico simple
Siempre que una partícula se desplaza desde una posición de equilibrio estable, el movimiento de la partícula es armónico simple (si los desplazamientos son suficientemente pequeños). La partícula que describe un movimiento (vibratorio) armónico simple se denomina oscilador armónico, y está constantemente sometida a una fuerza restauradora, proporcional a la elongación, que se opone al movimiento.
Un estudio más profundo lo puedes encontrar en:
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