En la ventana de impresión, elige «Guardar como PDF» para conservar una copia en tu dispositivo.
1Fórmulas y métodos
Cinemática
Velocidad
v = v0 + a·t
Desplazamiento
s = v0·t + ½·a·t²
Sin el tiempo
v² = v0² + 2·a·s
Unidades
1 m/s = 3,6 km/h
Método
Anota lo que sabes: v₀, v, a, t y s, con unidades.
Elige la ecuación que contiene tus tres datos conocidos y la incógnita.
Elige un sentido positivo y da signo menos a las magnitudes en sentido contrario.
Resuelve y comprueba que la respuesta tiene sentido físico.
Leyes de Newton
Segunda ley
ΣF = m·a
Peso
W = m·g
Rozamiento dinámico
Ff = μ·N
En un plano inclinado
paralela: m·g·sin θ, normal: m·g·cos θ
Método
Dibuja un diagrama de cuerpo libre con todas las fuerzas sobre el cuerpo.
Elige un sentido positivo a lo largo del movimiento.
Descompón las fuerzas en componentes paralelas y perpendiculares al movimiento (en un plano inclinado: m·g·sin θ a lo largo del plano, m·g·cos θ contra el plano).
Aplica ΣF = m·a en la dirección del movimiento; el rozamiento es μ·N y se opone al movimiento.
Tiro parabólico
Componentes
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Posición
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Altura máxima
H = h + vy²/(2g)
Alcance (suelo horizontal)
R = v0²·sin 2θ/g
Método
Descompón la velocidad de lanzamiento en componentes: vx = v₀·cos θ y vy = v₀·sin θ.
El movimiento horizontal tiene velocidad constante; el vertical tiene aceleración −g.
Halla el tiempo de vuelo a partir del movimiento vertical.
Usa ese tiempo en el movimiento horizontal para hallar el alcance.
Movimiento circular
Aceleración centrípeta
a = v²/r = ω²·r
Fuerza centrípeta
F = m·v²/r
Velocidad angular
ω = v/r = 2π/T
Curva plana, rozamiento
vmax = √(μ·g·r)
Trabajo y energía
Energía cinética
Ek = ½mv²
Energía potencial
Ep = mgh
Balance de energía
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Trabajo de rozamiento
W = μ·N·d
Potencia
P = W/t
Cantidad de movimiento y choques
Cantidad de movimiento
p = m·v
Conservación
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Choque perfectamente inelástico
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Impulso
J = F·Δt = m·Δv
Método
Elige un sentido positivo y da a cada velocidad su signo.
Escribe la cantidad de movimiento total antes: Σm·v.
En un choque perfectamente inelástico los cuerpos se mueven juntos después; en uno elástico también se conserva la energía cinética.
Iguala la cantidad de movimiento antes y después y resuelve.
Rotación del sólido rígido
Momentos de inercia respecto a G
barra mL²/12, disco ½mR², anillo mR², esfera maciza (2/5)mR², esfera hueca (2/3)mR²
Teorema de Steiner
I = IG + m·d²
Radio de giro
I = m·k²
Barra respecto a su extremo
I = mL²/3
Ecuación del movimiento
ΣM = I·α
Velocidad en rad/s
ω = 2π·n/60
Energía cinética
E = ½·I·ω²
Trabajo y potencia
W = T·θ, P = T·ω
Rodadura sin deslizamiento
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
Momento angular
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
Impacto respecto a un pivote
m·v·d = I·ω
Método
Elige el eje: un pivote fijo, o el centro de masa para cuerpos que ruedan.
Halla el momento de inercia respecto a ese eje a partir de los resultados estándar, usando I = IG + m·d² para un eje desplazado.
Elige el método: ΣM = I·α para aceleraciones y fuerzas, energía (½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h) para velocidades, momento angular para impactos y cambios bruscos.
Relaciona el movimiento lineal y el angular con v = ω·r y a = α·r, y convierte rpm a rad/s.
Engranajes y trenes de engranajes
Engranajes en contacto
n1·N1 = n2·N2
Par
T2 = T1·(N2/N1)·η
Potencia
P = T·ω, ω = 2π·n/60
Tren compuesto
relación total = producto de las relaciones de cada etapa
Muelles y péndulos
Masa en un muelle
T = 2π·√(m/k)
Péndulo
T = 2π·√(L/g)
Frecuencia angular
ω = √(k/m) = 2π/T
Velocidad y aceleración máximas
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Energía
E = ½·k·A²
Vibraciones mecánicas
Frecuencia natural
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
A partir de la deflexión estática
ωn = √(g/δst)
Amortiguamiento crítico
cc = 2√(km) = 2mωn
Factor de amortiguamiento
ζ = c/cc
Frecuencia amortiguada
ωd = ωn√(1 − ζ²)
Decremento logarítmico
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
Muelles en paralelo
k = k1 + k2
Muelles en serie
1/k = 1/k1 + 1/k2
2Problemas de práctica
1.CinemáticaMedia
Un coche que circula a 54 km/h frena con una deceleración constante de 7 m/s² hasta detenerse. Halla la distancia de frenado s.
v₀ = 54 km/ha = −7 m/s²v = 0
s = m
2.CinemáticaDifícil
Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba a 9 m/s desde el borde de un tejado situado a 40 m sobre el suelo. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². Halla la altura máxima hmax sobre el suelo.
v₀ = 9 m/sh₀ = 40 mg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Leyes de NewtonMedia
Dos masas de 7,5 kg y 1 kg cuelgan a ambos lados de una polea ligera y sin rozamiento, unidas por un hilo ligero. El sistema se suelta desde el reposo. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda.
m1 = 7,5 kgm2 = 1 kgg = 9,81 m/s²
T = N
4.Leyes de NewtonDifícil
Un bloque de 9,5 kg sobre una mesa horizontal está unido, mediante una cuerda ligera que pasa por una polea sin rozamiento, a una masa colgante de 5,5 kg. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la mesa es 0,25. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda.
m1 = 9,5 kgm2 = 5,5 kgμ = 0,25g = 9,81 m/s²
T = N
5.Tiro parabólicoMedia
Se lanza una pelota a 40° sobre la horizontal desde el suelo llano. Desprecia la resistencia del aire. Halla el tiempo de vuelo t hasta que la pelota toca el suelo.
v0 = 36 m/sθ = 40°g = 9,81 m/s²
t = s
6.Tiro parabólicoDifícil
Se lanza una pelota a 12 m/s y 30° por encima de la horizontal desde lo alto de un acantilado de 20 m. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². Halla la altura máxima H sobre el suelo al pie del acantilado.
v₀ = 12 m/sθ = 30°h = 20 mg = 9,81 m/s²
H = m
7.Movimiento circularMedia
Un coche toma una curva plana de 70 m de radio. El coeficiente de rozamiento estático entre los neumáticos y la carretera es 0,3. Usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad máxima vmax a la que el coche puede tomar la curva sin derrapar.
r = 70 mμs = 0,3g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Movimiento circularDifícil
Se hace girar en una circunferencia vertical una bola de 0,2 kg atada a una cuerda de 1,1 m. En el punto más bajo se mueve a 9 m/s. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda en el punto más bajo.
m = 0,2 kgr = 1,1 mv = 9 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Trabajo y energíaMedia
Un bloque de 10 kg desliza 17 m por una rampa inclinada 40° respecto a la horizontal, con un coeficiente de rozamiento dinámico de 0,4. Halla el trabajo Wf realizado contra el rozamiento.
m = 10 kgθ = 40°μ = 0,4d = 17 mg = 9,81 m/s²
Wf = J
10.Trabajo y energíaDifícil
Se suelta desde el reposo un bloque de 2 kg a una altura de 1,5 m en una rampa lisa. Abajo cruza una franja horizontal rugosa de 1 m (μ = 0,25) y después choca contra un muelle (k = 5000 N/m) sobre una superficie lisa. Halla la compresión máxima x del muelle.
m = 2 kgh = 1,5 mL = 1 mμ = 0,25k = 5000 N/mg = 9,81 m/s²
x = cm
11.Cantidad de movimiento y choquesMedia
Un coche de 1500 kg que se mueve a 5 m/s choca con un coche parado de 600 kg y ambos quedan unidos. ¿Cuánta energía cinética ΔK se pierde en el choque?
m1 = 1500 kgv1 = 5 m/sm2 = 600 kgv2 = 0
ΔK = J
12.Cantidad de movimiento y choquesDifícil
Un coche de 1300 kg choca con un coche aparcado de 800 kg. Los restos quedan unidos y derrapan 7 m antes de detenerse. El coeficiente de rozamiento dinámico entre neumáticos y carretera es 0,5. Usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad v1 del primer coche justo antes del choque.
Un bloque de 6 kg cuelga de una cuerda ligera enrollada en una polea, un disco macizo uniforme de masa 6,5 kg y radio 0,15 m que gira sobre un eje horizontal sin rozamiento. El bloque se suelta desde el reposo. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del bloque.
m = 6 kgM = 6,5 kgR = 0,15 mg = 9,81 m/s²
a = m/s²
14.Rotación del sólido rígidoDifícil
Un cuerpo (esfera maciza) parte del reposo y rueda sin deslizar por una pendiente inclinada 20° respecto a la horizontal. Usa g = 9,81 m/s². Halla su velocidad v después de haber rodado 7,5 m a lo largo de la pendiente.
θ = 20°s = 7,5 mI = (2/5)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
15.Engranajes y trenes de engranajesMedia
Una polea de 125 mm a 960 rpm acciona una polea de 450 mm mediante una correa con un 2 % de deslizamiento. Halla la velocidad n2 de la polea conducida.
n1 = 960 rpmd1 = 125 mmd2 = 450 mms = 2 %
n2 = rpm
16.Engranajes y trenes de engranajesDifícil
En un tren epicicloidal el planeta (sol) tiene 20 dientes y cada satélite tiene 18 dientes. La corona se mantiene fija y el planeta se acciona a 900 rpm. Halla la velocidad nc del portasatélites.
Ns = 20Np = 18ns = 900 rpm
nc = rpm
17.Muelles y péndulosMedia
Un péndulo simple tiene una longitud de 0,7 m. Usa g = 9,81 m/s². Halla su periodo T para oscilaciones pequeñas.
L = 0,7 mg = 9,81 m/s²
T = s
18.Muelles y péndulosDifícil
Una masa unida a un muelle con k = 270 N/m oscila sobre una superficie sin rozamiento con una amplitud de 17 cm. Halla su energía cinética K cuando está a 15 cm del equilibrio.
k = 270 N/mA = 17 cmx = 15 cm
K = J
19.Vibraciones mecánicasMedia
Una masa de 15 kg sobre un muelle con una rigidez de 200 kN/m tiene un amortiguador viscoso que da un factor de amortiguamiento de 0,3. Halla la frecuencia natural amortiguada fd de su vibración libre en Hz.
m = 15 kgk = 200 kN/mζ = 0,3
fd = Hz
20.Vibraciones mecánicasDifícil
Una masa de 25 kg cuelga del muelle k₃ = 50 kN/m. El extremo superior de k₃ está unido a una barra rígida que cuelga de dos muelles uno al lado del otro, k₁ = 30 kN/m y k₂ = 40 kN/m; la barra se mantiene horizontal. Desprecia el amortiguamiento y las masas de los muelles y de la barra. Halla la frecuencia natural fn de vibración vertical en Hz.
m = 25 kgk1 = 30 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 50 kN/m
fn = Hz
3Disoluciones
1.Cinemática
Respuesta: s = 16,07 m
Movimiento con aceleración constante: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² y v² = v₀² + 2·a·s. Elige la ecuación que contiene las tres magnitudes que conoces y la que buscas, y mantén los signos coherentes con un único sentido positivo.
Unidades
v₀ = 54/3,6 = 15 m/s
Distancia de frenado
0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 15²/(2·7) = 16,07 m
Respuesta
s = 16,07 m
2.Cinemática
Respuesta: hmax = 44,13 m
Movimiento con aceleración constante: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² y v² = v₀² + 2·a·s. Elige la ecuación que contiene las tres magnitudes que conoces y la que buscas, y mantén los signos coherentes con un único sentido positivo.
Subida por encima del tejado
0 = v₀² − 2·g·Δh → Δh = 9²/(2·9,81) = 4,128 m
Altura sobre el suelo
hmax = 40 + 4,128 = 44,13 m
Respuesta
hmax = 44,13 m
3.Leyes de Newton
Respuesta: T = 17,31 N
Segunda ley de Newton: la fuerza neta sobre un cuerpo es igual a su masa por su aceleración, ΣF = m·a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre, elige un sentido positivo a lo largo del movimiento y suma todas las fuerzas en esa dirección: las fuerzas aplicadas, el rozamiento μ·N en contra del movimiento y las componentes del peso.
Aceleración
La fuerza motriz neta es la diferencia de los pesos; mueve la masa total.
a = (7,5 − 1)·9,81/(7,5 + 1) = 7,502 m/s²
Tensión a partir de la masa más ligera
T − m2·g = m2·a → T = 1·(9,81 + 7,502) = 17,31 N
Respuesta
T = 17,31 N
4.Leyes de Newton
Respuesta: T = 42,71 N
Segunda ley de Newton: la fuerza neta sobre un cuerpo es igual a su masa por su aceleración, ΣF = m·a. Dibuja un diagrama de cuerpo libre, elige un sentido positivo a lo largo del movimiento y suma todas las fuerzas en esa dirección: las fuerzas aplicadas, el rozamiento μ·N en contra del movimiento y las componentes del peso.
Tiro parabólico: sin resistencia del aire, x = vxt e y = h + vyt − ½gt². Las dos direcciones son independientes, salvo que comparten el mismo tiempo.
Descompón la velocidad de lanzamiento
La velocidad horizontal se mantiene constante; el movimiento vertical tiene una aceleración constante g = 9,81 m/s² hacia abajo.
vx = v0·cos θ = 36·cos 40° = 27,58 m/s
vy = v0·sin θ = 36·sin 40° = 23,14 m/s
Tiempo de vuelo
Sale y cae a la misma altura: t = 2vy/g.
t = 2·23,14/9,81 = 4,718 s
Respuesta
t = 4,718 s
6.Tiro parabólico
Respuesta: H = 21,83 m
Tiro parabólico: sin resistencia del aire, x = vxt e y = h + vyt − ½gt². Las dos direcciones son independientes, salvo que comparten el mismo tiempo.
Velocidad vertical de lanzamiento
vy = 12·sin 30° = 6 m/s
Subida por encima del acantilado
Δh = vy²/(2g) = 6²/(2·9,81) = 1,835 m
Altura sobre el suelo
H = 20 + 1,835 = 21,83 m
Respuesta
H = 21,83 m
7.Movimiento circular
Respuesta: vmax = 14,35 m/s
Movimiento circular uniforme: un objeto que se mueve con velocidad v en una circunferencia de radio r tiene una aceleración dirigida hacia el centro a = v²/r, así que necesita una fuerza neta hacia el centro F = m·v²/r. Esa fuerza la proporciona algo real: el rozamiento, una tensión, la gravedad o una fuerza normal.
El rozamiento proporciona la fuerza centrípeta
m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,3·9,81·70) = 14,35 m/s
Respuesta
vmax = 14,35 m/s (51,67 km/h)
8.Movimiento circular
Respuesta: T = 16,69 N
Movimiento circular uniforme: un objeto que se mueve con velocidad v en una circunferencia de radio r tiene una aceleración dirigida hacia el centro a = v²/r, así que necesita una fuerza neta hacia el centro F = m·v²/r. Esa fuerza la proporciona algo real: el rozamiento, una tensión, la gravedad o una fuerza normal.
Fuerzas en el punto más bajo
Hacia el centro (hacia arriba) es positivo.
T − m·g = m·v²/r
T = 0,2·9,81 + 0,2·9²/1,1 = 1,962 + 14,73 = 16,69 N
Respuesta
T = 16,69 N
9.Trabajo y energía
Respuesta: Wf = 511 J
Teorema del trabajo y la energía: la variación de energía cinética es igual al trabajo de todas las fuerzas. Escribiendo la gravedad y los muelles como energía potencial (mgh y ½kx²), queda un balance: energía inicial = energía final + energía perdida por rozamiento (μN·d).
Fuerza de rozamiento
N = mg·cos θ = 98,1·0,766 = 75,15 N
F = μN = 0,4·75,15 = 30,06 N
Trabajo contra el rozamiento
Wf = F·d = 30,06·17 = 511 J
Respuesta
Wf = 511 J
10.Trabajo y energía
Respuesta: x = 9,905 cm
Teorema del trabajo y la energía: la variación de energía cinética es igual al trabajo de todas las fuerzas. Escribiendo la gravedad y los muelles como energía potencial (mgh y ½kx²), queda un balance: energía inicial = energía final + energía perdida por rozamiento (μN·d).
Energía tras la franja rugosa
La rampa es lisa, así que solo la franja quita energía.
mgh − μmgL = 19,62·(1,5 − 0,25·1) = 24,53 J
Compresión máxima
½kx² = 24,53 → x = √(2·24,53/5000) = 0,09905 m = 9,905 cm
Respuesta
x = 9,905 cm
11.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: ΔK = 5357 J
Conservación de la cantidad de movimiento: si no actúa ninguna fuerza externa durante un choque, la cantidad de movimiento total Σm·v antes es igual a la total después. Las velocidades tienen sentido, así que elige un sentido positivo y pon un signo menos a las velocidades en sentido contrario. En un choque elástico también se conserva la energía cinética; en uno perfectamente inelástico los cuerpos quedan unidos.
Velocidad común
v′ = m1·v1/(m1 + m2) = 1500·5/2100 = 3,571 m/s
Energía cinética antes y después
Kbefore = ½·1500·5² = 18750 J
Kafter = ½·2100·3,571² = 13393 J
Energía perdida
ΔK = 18750 − 13393 = 5357 J
Respuesta
ΔK = 5357 J
La energía perdida se convierte en deformación, calor y sonido.
12.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v1 = 13,39 m/s
Conservación de la cantidad de movimiento: si no actúa ninguna fuerza externa durante un choque, la cantidad de movimiento total Σm·v antes es igual a la total después. Las velocidades tienen sentido, así que elige un sentido positivo y pon un signo menos a las velocidades en sentido contrario. En un choque elástico también se conserva la energía cinética; en uno perfectamente inelástico los cuerpos quedan unidos.
Rotación alrededor de un eje fijo: la suma de los momentos respecto al eje es igual a I·α (ΣM = I·α), igual que ΣF = m·a en la traslación. En forma de energía, un par T que gira un ángulo θ (en radianes) realiza un trabajo T·θ, que cambia la energía cinética ½·I·ω²; la gravedad suma o resta m·g·Δh del centro de masa. La potencia es P = T·ω.
Rodadura y momento angular: un cuerpo que rueda sin deslizar tiene v = ω·r, así que su energía cinética es ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). Por una pendiente eso da a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). Cuando no actúa ningún momento externo respecto a un eje, el momento angular respecto a ese eje se mantiene constante, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, aunque se pierda energía cinética.
Altura descendida
h = s·sin θ = 7,5·sin 20° = 2,565 m
Balance de energía con rodadura
Rodadura sin deslizamiento: ω = v/r, y el rozamiento no realiza trabajo en el punto de contacto.
m·g·h = ½·m·v²·(1 + 0,4)
v = √(2·9,81·2,565/1,4) = 5,996 m/s
Respuesta
v = 5,996 m/s
15.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: n2 = 261,3 rpm
Transmisiones por correa: sin deslizamiento, ambas poleas tienen la misma velocidad periférica v = π·d·n/60, así que n₁·d₁ = n₂·d₂ y la relación de velocidades es d₂/d₁. El deslizamiento s hace que la polea conducida gire un poco más despacio: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s). La potencia transmitida es P = (T₁ − T₂)·v, con T₁ la tensión del ramal tenso y T₂ la del ramal flojo. El rozamiento limita la relación de tensiones: T₁/T₂ = eμθ, donde θ es el ángulo de contacto en radianes sobre la polea menor; para una correa abierta θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)) con distancia entre centros C.
Velocidad sin deslizamiento
960·125/450 = 266,7 rpm
Con deslizamiento
n2 = 266,7·0,98 = 261,3 rpm
Respuesta
n2 = 261,3 rpm
16.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: nc = 236,8 rpm
Trenes epicicloidales: las velocidades del planeta, la corona y el portasatélites están relacionadas por la ecuación de Willis (ns − nc)/(nr − nc) = −Nr/Ns: vistos desde el portasatélites, el conjunto es un tren ordinario con los satélites como ruedas locas. Al fijar un elemento, el conjunto se convierte en un reductor de una sola relación.
Dientes de la corona
Nr = Ns + 2·Np = 20 + 2·18 = 56
Ecuación de Willis con la corona fija
Haz nr = 0 y despeja la velocidad del portasatélites.
(900 − nc)/(0 − nc) = −56/20
nc = ns·Ns/(Ns + Nr) = 900·20/76 = 236,8 rpm
Respuesta
nc = 236,8 rpm
El portasatélites gira en el mismo sentido que el planeta.
17.Muelles y péndulos
Respuesta: T = 1,678 s
Movimiento armónico simple: una masa m en un muelle de constante elástica k oscila con frecuencia angular ω = √(k/m) y periodo T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Un péndulo simple de longitud L tiene T = 2π·√(L/g). Con amplitud A, la velocidad máxima es A·ω, la aceleración máxima A·ω² y la energía ½·k·A².
Periodo del péndulo
T = 2π·√(0,7/9,81) = 1,678 s
Respuesta
T = 1,678 s
18.Muelles y péndulos
Respuesta: K = 0,864 J
Movimiento armónico simple: una masa m en un muelle de constante elástica k oscila con frecuencia angular ω = √(k/m) y periodo T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Un péndulo simple de longitud L tiene T = 2π·√(L/g). Con amplitud A, la velocidad máxima es A·ω, la aceleración máxima A·ω² y la energía ½·k·A².
Energía total
E = ½·k·A² = ½·270·0,17² = 3,902 J
Energía del muelle en x
U = ½·k·x² = ½·270·0,15² = 3,038 J
Energía cinética
K = 3,902 − 3,038 = 0,864 J
Respuesta
K = 0,864 J
19.Vibraciones mecánicas
Respuesta: fd = 17,53 Hz
Vibración libre de un sistema masa–muelle: la pulsación natural sin amortiguamiento es ωn = √(k/m) en rad/s, y fn = ωn/(2π) en Hz. Un amortiguador viscoso c da el factor de amortiguamiento ζ = c/cc, con amortiguamiento crítico cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Un sistema subamortiguado (ζ < 1) oscila a ωd = ωn·√(1 − ζ²). Los muelles en paralelo se suman, k = k₁ + k₂; los muelles en serie se suman como inversos, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Frecuencia natural sin amortiguamiento
ωn = √(200000/15) = 115,5 rad/s
fn = 115,5/(2π) = 18,38 Hz
Frecuencia natural amortiguada
fd = fn·√(1 − ζ²) = 18,38·√(1 − 0,3²) = 17,53 Hz
Respuesta
fd = 17,53 Hz
20.Vibraciones mecánicas
Respuesta: fn = 5,436 Hz
Vibración libre de un sistema masa–muelle: la pulsación natural sin amortiguamiento es ωn = √(k/m) en rad/s, y fn = ωn/(2π) en Hz. Un amortiguador viscoso c da el factor de amortiguamiento ζ = c/cc, con amortiguamiento crítico cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Un sistema subamortiguado (ζ < 1) oscila a ωd = ωn·√(1 − ζ²). Los muelles en paralelo se suman, k = k₁ + k₂; los muelles en serie se suman como inversos, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Rigidez equivalente
Solo k1 y k2 están en paralelo. Ese par está en serie con k3, así que combínalos como inversos.