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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 50 km/h frena con una deceleración constante de 8 m/s² hasta detenerse. ¿Cuánto dura la frenada? Halla t.
v₀ = 50 km/ha = −8 m/s²v = 0
t = s
2.CinemáticaDifícil
La bola A se deja caer desde el reposo desde una altura de 25 m. En el mismo instante, la bola B se lanza verticalmente hacia arriba desde el suelo, justo debajo, a 24 m/s. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². ¿A qué altura y sobre el suelo se encuentran?
H = 25 mv0B = 24 m/sg = 9,81 m/s²
y = m
3.Leyes de NewtonMedia
Se arrastra un trineo de 35 kg por nieve horizontal con una cuerda a 40° por encima de la horizontal y una fuerza de 90 N. El coeficiente de rozamiento dinámico es 0,2. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del trineo.
m = 35 kgF = 90 Nθ = 40°μ = 0,2g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Leyes de NewtonDifícil
Un bloque de 5 kg sobre una mesa horizontal está unido, mediante una cuerda ligera que pasa por una polea sin rozamiento, a una masa colgante de 2 kg. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la mesa es 0,2. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del sistema.
m1 = 5 kgm2 = 2 kgμ = 0,2g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Tiro parabólicoMedia
Se lanza una pelota a 65° sobre la horizontal desde el suelo llano. Desprecia la resistencia del aire. Halla la altura máxima H que alcanza la pelota.
v0 = 22 m/sθ = 65°g = 9,81 m/s²
H = m
6.Tiro parabólicoDifícil
Se lanza una pelota a 55° sobre la horizontal desde lo alto de un acantilado de 25 m. Desprecia la resistencia del aire. Halla la distancia horizontal x recorrida antes de que la pelota toque el suelo.
v0 = 15 m/sθ = 55°h = 25 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Movimiento circularMedia
Un coche toma una curva plana de 130 m de radio. El coeficiente de rozamiento estático entre los neumáticos y la carretera es 0,8. Usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad máxima vmax a la que el coche puede tomar la curva sin derrapar.
r = 130 mμs = 0,8g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Movimiento circularDifícil
Una curva de radio 130 m tiene un peralte de 12°, y el coeficiente de rozamiento estático entre neumáticos y carretera es 0,1. Usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad máxima vmax a la que un coche puede tomar la curva sin deslizar hacia arriba y hacia fuera.
r = 130 mθ = 12°μs = 0,1g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
9.Trabajo y energíaMedia
Un coche que circula a 60 km/h por una carretera horizontal frena bruscamente y derrapa hasta detenerse con las ruedas bloqueadas. El coeficiente de rozamiento dinámico entre neumáticos y carretera es 0,4. Halla la distancia de frenado d.
v = 60 km/hμ = 0,4g = 9,81 m/s²
d = m
10.Trabajo y energíaDifícil
Un muelle de rigidez 1000 N/m situado al pie de una pendiente de 20° se comprime 20 cm contra un bloque de 2 kg y se suelta. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la pendiente es 0,2. ¿Qué distancia d recorre el bloque pendiente arriba desde el punto de suelta hasta detenerse? (Desprecia el corto tramo en el que empuja el muelle, es decir, aplica el rozamiento y la gravedad a toda la distancia d.)
Un coche de 1600 kg que se mueve a 21 m/s choca con un coche parado de 1800 kg y ambos quedan unidos. ¿Cuánta energía cinética ΔK se pierde en el choque?
m1 = 1600 kgv1 = 21 m/sm2 = 1800 kgv2 = 0
ΔK = J
12.Cantidad de movimiento y choquesDifícil
En un cruce, un coche de 1000 kg que circula hacia el este a 14 m/s choca con un coche de 1400 kg que circula hacia el norte a 21 m/s. Los coches quedan unidos. Halla la velocidad v′ de los restos justo después del choque.
m1 = 1000 kgv1 = 14 m/s (E)m2 = 1400 kgv2 = 21 m/s (N)
v′ = m/s
13.Rotación del sólido rígidoMedia
Una barra esbelta uniforme de masa 7,5 kg y longitud 2 m está articulada por un extremo y se suelta desde el reposo en posición horizontal. Una pequeña bola de masa 3,5 kg está fijada a su extremo libre. Ignora el rozamiento y usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad v del extremo libre cuando la barra pasa por la posición vertical.
m = 7,5 kgL = 2 mmball = 3,5 kgg = 9,81 m/s²
v = m/s
14.Rotación del sólido rígidoDifícil
Una barra esbelta uniforme de masa 4 kg y longitud 2 m cuelga en reposo de un pivote sin rozamiento en su extremo superior. Una bala de 35 g que se mueve horizontalmente a 120 m/s golpea la barra 1,1 m por debajo del pivote y queda incrustada. Halla la velocidad angular ω de la barra justo después del impacto.
M = 4 kgL = 2 mm = 35 gv = 120 m/sd = 1,1 m
ω = rad/s
15.Engranajes y trenes de engranajesMedia
Una correa pasa por una polea motriz de 125 mm a 1500 rpm. La tensión es de 500 N en el ramal tenso y de 150 N en el ramal flojo. Halla la potencia P transmitida, en kW.
d1 = 125 mmn1 = 1500 rpmT1 = 500 NT2 = 150 N
P = kW
16.Engranajes y trenes de engranajesDifícil
Una correa abierta conecta una polea de 120 mm y una polea de 500 mm cuyos centros están separados 800 mm. Halla el ángulo de contacto θ en la polea menor, en grados.
d1 = 120 mmd2 = 500 mmC = 800 mm
θ = °
17.Muelles y péndulosMedia
¿Qué longitud debe tener un péndulo simple para que su periodo sea de 1,6 s? Usa g = 9,81 m/s². Halla L.
T = 1,6 sg = 9,81 m/s²
L = m
18.Muelles y péndulosDifícil
Una masa de 3,9 kg unida a un muelle con k = 500 N/m se separa 18 cm de la posición de equilibrio y se suelta. Halla su aceleración máxima amax.
m = 3,9 kgk = 500 N/mA = 18 cm
amax = m/s²
19.Vibraciones mecánicasMedia
En un ensayo de vibración libre de un sistema masa–muelle amortiguado, a un pico de desplazamiento de 12 mm le sigue 2 ciclos después un pico de 2,6 mm. Halla el factor de amortiguamiento ζ.
x0 = 12 mmx2 = 2,6 mmn = 2
ζ =
20.Vibraciones mecánicasDifícil
Una masa de 50 kg cuelga de dos muelles uno al lado del otro (en paralelo), con rigideces k₁ = 60 kN/m y k₂ = 5 kN/m. La masa se mantiene horizontal. Desprecia el amortiguamiento y las masas de los muelles. Halla la frecuencia natural fn de vibración vertical en Hz.
m = 50 kgk1 = 60 kN/mk2 = 5 kN/m
fn = Hz
3Disoluciones
1.Cinemática
Respuesta: t = 1,736 s
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 = 50/3,6 = 13,89 m/s
Tiempo de frenado
0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 13,89/8 = 1,736 s
Respuesta
t = 1,736 s
2.Cinemática
Respuesta: y = 19,68 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.
Instante del encuentro
Hacia arriba es positivo; el suelo es y = 0.
25 − ½g·t² = 24·t − ½g·t² → t = 25/24 = 1,042 s
Altura del encuentro
y = 24·1,042 − ½·9,81·1,042² = 19,68 m
Respuesta
y = 19,68 m
3.Leyes de Newton
Respuesta: a = 0,3384 m/s²
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.
Fuerza normal
N = m·g − F·sin θ = 343,4 − 90·sin 40° = 285,5 N
Fuerzas horizontales
m·a = F·cos θ − μ·N = 68,94 − 57,1
a = 11,84/35 = 0,3384 m/s²
Respuesta
a = 0,3384 m/s²
4.Leyes de Newton
Respuesta: a = 1,401 m/s²
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 = 22·cos 65° = 9,298 m/s
vy = v0·sin θ = 22·sin 65° = 19,94 m/s
Punto más alto
En lo más alto la velocidad vertical es cero: vy² = 2gH.
H = vy²/(2g) = 19,94²/(2·9,81) = 20,26 m
Respuesta
H = 20,26 m
6.Tiro parabólico
Respuesta: x = 32,99 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.
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 = 15·cos 55° = 8,604 m/s
vy = v0·sin θ = 15·sin 55° = 12,29 m/s
Tiempo de vuelo
Resuelve y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 y toma la raíz positiva.
0 = 25 + 12,29·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (12,29 + √(151 + 490,5))/9,81 = 3,834 s
Distancia horizontal
x = vx·t = 8,604·3,834 = 32,99 m
Respuesta
x = 32,99 m
7.Movimiento circular
Respuesta: vmax = 31,94 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) = √(0,8·9,81·130) = 31,94 m/s
Respuesta
vmax = 31,94 m/s (115 km/h)
8.Movimiento circular
Respuesta: vmax = 20,18 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.
Equilibrios de fuerzas
El rozamiento apunta pendiente abajo.
N·(sin θ + μ·cos θ) = m·v²/r
N·(cos θ − μ·sin θ) = m·g
Rapidez
v = √(130·9,81·0,3057/0,9574) = 20,18 m/s
Respuesta
vmax = 20,18 m/s
(72,65 km/h)
9.Trabajo y energía
Respuesta: d = 35,39 m
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).
Velocidad en unidades básicas
v = 60/3,6 = 16,67 m/s
Balance de energía
½mv² = μmg·d → d = v²/(2μg) = 16,67²/(2·0,4·9,81) = 35,39 m
Respuesta
d = 35,39 m
Duplicar la velocidad cuadruplica la distancia de frenado.
10.Trabajo y energía
Respuesta: d = 1,923 m
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 del muelle
x = 20 cm = 0,2 m
½kx² = ½·1000·0,2² = 20 J
Balance de energía a lo largo de la rampa
m·g = 2·9,81 = 19,62 N
½kx² = mg·d·(sin θ + μ·cos θ)
d = 20/(19,62·(0,342 + 0,2·0,9397)) = 1,923 m
Respuesta
d = 1,923 m
11.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: ΔK = 186776 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) = 1600·21/3400 = 9,882 m/s
Energía cinética antes y después
Kbefore = ½·1600·21² = 352800 J
Kafter = ½·3400·9,882² = 166024 J
Energía perdida
ΔK = 352800 − 166024 = 186776 J
Respuesta
ΔK = 186776 J
La energía perdida se convierte en deformación, calor y sonido.
12.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v′ = 13,57 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.
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 de la correa
v = 9,817 m/s
Potencia
P = (500 − 150)·9,817 = 3436 W = 3,436 kW
Respuesta
P = 3,436 kW
16.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: θ = 152,5 °
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.
Ángulo de la correa
asin(0,2375) = 13,74°
Ángulo de contacto
θ = 180 − 2·13,74 = 152,5°
Respuesta
θ = 152,5°
17.Muelles y péndulos
Respuesta: L = 0,6361 m
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.
Despeja la longitud
L = g·(T/2π)² = 9,81·(1,6/2π)² = 0,6361 m
Respuesta
L = 0,6361 m
18.Muelles y péndulos
Respuesta: amax = 23,08 m/s²
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.
Frecuencia angular
ω = √(500/3,9) = 11,32 rad/s
Aceleración máxima
amax = A·ω² = 0,18·11,32² = 23,08 m/s²
Respuesta
amax = 23,08 m/s²
19.Vibraciones mecánicas
Respuesta: ζ = 0,1208
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.
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
Los muelles uno al lado del otro comparten la deformación y suman sus fuerzas, así que sus rigideces simplemente se suman: k = k1 + k2.