Masa en un muelle
Movimiento armónico simple: la rigidez y la masa marcan el periodo, y el amortiguamiento va reduciendo la amplitud.
¿Solo necesitas el número? Fórmulas de física
Desplazamiento frente a tiempo
Lecturas
Qué está pasando
El muelle tira hacia atrás con una fuerza −kx, así que la aceleración es proporcional al desplazamiento y apunta hacia el equilibrio, que es justo la definición de movimiento armónico simple. El periodo 2π√(m/k) no depende de la amplitud. El amortiguamiento quita energía en cada ciclo y reduce la oscilación de forma exponencial sin cambiar mucho su periodo.
ESO: ley de Hooke F = kx. Bachillerato (Física): movimiento armónico simple, amortiguamiento y resonancia.
Reto
Primero, predice: si cuadruplicas la masa, ¿qué le pasa al periodo? Pruébalo con m y con 4m y compara las gráficas.
Cuadruplicar la masa duplica el periodo, porque T ∝ √m.
Preguntas frecuentes
- ¿Cuál es el periodo de una masa en un muelle?
- T = 2π√(m/k). Una masa mayor o un muelle más blando dan oscilaciones más lentas; la amplitud no cambia el periodo.
- ¿Qué es la ley de Hooke?
- La fuerza de un muelle es proporcional a su alargamiento, F = kx, mientras no se pase de su límite de proporcionalidad. k es la constante elástica en N/m.
- ¿Qué hace el amortiguamiento?
- Quita energía en cada ciclo, así que la amplitud disminuye exponencialmente. Un amortiguamiento débil casi no cambia el periodo; uno fuerte puede detener la oscilación.
- ¿Cómo calculo la constante elástica a partir del periodo?
- Despeja T = 2π√(m/k): k = 4π²m/T². Una masa de 0,50 kg que oscila con periodo 0,80 s da k = 4π² × 0,50 / 0,80² = 30,8 N/m. Elige Constante elástica en Calcular para ver cada paso, o k a partir de un estiramiento para usar la ley de Hooke.