La amplitud de las vibraciones forzadas es el desplazamiento máximo de un objeto oscilante desde su posición de equilibrio cuando está siendo conducido por una fuerza externa. Aquí hay un desglose:
Conceptos clave:
* Vibraciones forzadas: Esto ocurre cuando una fuerza periódica externa actúa sobre un sistema oscilante, lo que hace que vibre a la frecuencia de la fuerza impulsora. Piense en empujar un swing periódicamente, haciendo que oscile.
* frecuencia natural: Cada objeto tiene una frecuencia natural en la que vibrará libremente sin ninguna fuerza externa.
* Resonancia: Esto ocurre cuando la frecuencia de conducción de la fuerza externa coincide con la frecuencia natural del sistema. La amplitud de las vibraciones alcanza un máximo en la resonancia.
* amortiguación: Esto se refiere a la pérdida de energía del sistema debido a la fricción u otros factores. La amortiguación reduce la amplitud de las vibraciones.
Factores que afectan la amplitud:
1. Amplitud de la fuerza impulsora: Cuanto más fuerte es la fuerza externa, mayor es la amplitud de las vibraciones forzadas.
2. frecuencia de la fuerza impulsora: La amplitud es máxima cuando la frecuencia de conducción coincide con la frecuencia natural (resonancia). La amplitud disminuye a medida que la frecuencia de conducción se desvía de la frecuencia natural.
3. amortiguación: La amortiguación reduce la amplitud de las vibraciones, particularmente cerca de la resonancia.
4. masa y rigidez del sistema: La frecuencia natural del sistema está determinada por su masa y rigidez. Los cambios en estos factores pueden afectar significativamente la amplitud en la resonancia.
Ejemplo:
Imagina un columpio. Empujar el columpio a su frecuencia natural hará que se balancee con una gran amplitud (resonancia). Sin embargo, si lo empuja a una frecuencia diferente, la amplitud será más pequeña. Si deja de empujar, el swing finalmente se detendrá debido a la amortiguación.
fórmula de teclas (simplificada):
La amplitud de las vibraciones forzadas se puede expresar como:
`` `` ``
Amplitud =(amplitud de la fuerza impulsora) / (rigidez del sistema)
`` `` ``
Esta es una fórmula simplificada y no tiene en cuenta la amortiguación o la relación exacta entre la frecuencia de conducción y la frecuencia natural.
En conclusión:
La amplitud de las vibraciones forzadas es un fenómeno complejo influenciado por varios factores. Comprender la relación entre la fuerza impulsora, la frecuencia natural, la amortiguación y las características del sistema es crucial para predecir y controlar el comportamiento de las vibraciones forzadas en diversas aplicaciones.
