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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 80 km/h frena con una deceleración constante de 6 m/s² hasta detenerse. Halla la distancia de frenado s.
v₀ = 80 km/ha = −6 m/s²v = 0
s = m
2.CinemáticaDifícil
Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba a 8 m/s desde el borde de un tejado situado a 25 m sobre el suelo. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². ¿Cuánto tiempo después del lanzamiento llega al suelo? Halla t.
v₀ = 8 m/sh₀ = 25 mg = 9,81 m/s²
t = s
3.Leyes de NewtonMedia
Un bloque de 15 kg baja deslizando por una rampa inclinada 30° respecto a la horizontal. El coeficiente de rozamiento dinámico es 0,1. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del bloque a lo largo de la rampa.
m = 15 kgθ = 30°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Leyes de NewtonDifícil
Un bloque de 5 kg sobre una rampa de 35° está unido mediante un hilo ligero, que pasa por una polea sin rozamiento en lo alto de la rampa, a una masa colgante de 5,5 kg. La masa colgante baja. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la rampa es 0,2. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda.
m1 = 5 kgm2 = 5,5 kgθ = 35°μ = 0,2g = 9,81 m/s²
T = N
5.Tiro parabólicoMedia
Se lanza una pelota desde un terreno horizontal a 70° por encima de la horizontal y cae a 45 m. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². Halla la velocidad de lanzamiento v0.
θ = 70°R = 45 mg = 9,81 m/s²
v0 = m/s
6.Tiro parabólicoDifícil
Se lanza una pelota desde el nivel del suelo a 39 m/s y 40° por encima de la horizontal. Cae, ya bajando, sobre la azotea plana de un edificio de 15 m de altura. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². Halla la distancia horizontal x desde el punto de lanzamiento hasta donde cae.
v₀ = 39 m/sθ = 40°hroof = 15 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Movimiento circularMedia
Un coche toma una curva plana de 135 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 = 135 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 0,9 m. En el punto más bajo se mueve a 3 m/s. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda en el punto más bajo.
m = 0,2 kgr = 0,9 mv = 3 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Trabajo y energíaMedia
Un bloque de 5 kg desliza 9 m por una rampa inclinada 30° respecto a la horizontal, con un coeficiente de rozamiento dinámico de 0,25. Halla el trabajo Wf realizado contra el rozamiento.
m = 5 kgθ = 30°μ = 0,25d = 9 mg = 9,81 m/s²
Wf = J
10.Trabajo y energíaDifícil
Un bloque de 8 kg descansa sobre una mesa horizontal rugosa (μ = 0,2). Un hilo ligero va desde él, pasando por una polea lisa en el borde de la mesa, hasta un bloque colgante de 5 kg. El sistema se suelta desde el reposo. Halla la velocidad v de los bloques cuando el bloque colgante ha bajado 2 m.
m1 = 8 kgm2 = 5 kgμ = 0,2d = 2 mg = 9,81 m/s²
v = m/s
11.Cantidad de movimiento y choquesMedia
Un deslizador de 1 kg que se mueve a 6 m/s choca frontalmente, de forma perfectamente elástica, con un deslizador de 2,5 kg en reposo sobre un carril sin rozamiento. Halla la velocidad v′1 del primer deslizador después del choque (positiva en su sentido inicial).
m1 = 1 kgm2 = 2,5 kgv1 = 6 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.Cantidad de movimiento y choquesDifícil
En un cruce, un coche de 2000 kg que circula hacia el este a 19 m/s choca con un coche de 1700 kg que circula hacia el norte a 17 m/s. Los coches quedan unidos. Halla la velocidad v′ de los restos justo después del choque.
m1 = 2000 kgv1 = 19 m/s (E)m2 = 1700 kgv2 = 17 m/s (N)
v′ = m/s
13.Rotación del sólido rígidoMedia
Un volante de inercia con un momento de inercia de 16 kg·m² gira a 1000 rpm. Un freno aplica un par de rozamiento constante de 105 N·m. ¿Cuánto tiempo t tarda en detenerse?
I = 16 kg·m²n = 1000 rpmTb = 105 N·m
t = s
14.Rotación del sólido rígidoDifícil
Un disco macizo uniforme (masa 9 kg, radio 0,4 m) gira libremente a 500 rpm alrededor de un eje vertical sin rozamiento. Un anillo delgado de masa 18 kg y el mismo radio se deja caer sobre él desde el reposo, centrado en el eje, y ambos pasan rápidamente a girar juntos. ¿Cuánta energía cinética ΔE se pierde en el proceso?
Mdisc = 9 kgMring = 18 kgR = 0,4 mn1 = 500 rpm
ΔE = J
15.Engranajes y trenes de engranajesMedia
Un motor de 11 kW que gira a 2900 rpm acciona un piñón de 30 dientes, que engrana con una rueda de 36 dientes. El par de engranajes tiene un rendimiento del 95 %. Halla el par T1 en el eje del motor.
P = 11 kWn1 = 2900 rpmN1 = 30N2 = 36η = 95%
T1 = N·m
16.Engranajes y trenes de engranajesDifícil
Una correa abierta conecta una polea motriz de 100 mm a 2880 rpm con una polea de 400 mm; los centros están separados 600 mm. El coeficiente de rozamiento es 0,3 y la tensión del ramal tenso no puede superar 600 N. Halla la mayor potencia P que puede transmitir la correa sin deslizar, en kW (ignora los efectos centrífugos).
Un péndulo simple tiene una longitud de 1,1 m. Usa g = 9,81 m/s². Halla su periodo T para oscilaciones pequeñas.
L = 1,1 mg = 9,81 m/s²
T = s
18.Muelles y péndulosDifícil
Una masa de 1,2 kg unida a un muelle con k = 40 N/m se separa 9 cm de la posición de equilibrio y se suelta. Halla su aceleración máxima amax.
m = 1,2 kgk = 40 N/mA = 9 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 40 mm le sigue 3 ciclos después un pico de 15,6 mm. Halla el factor de amortiguamiento ζ.
x0 = 40 mmx3 = 15,6 mmn = 3
ζ =
20.Vibraciones mecánicasDifícil
Una masa de 40 kg cuelga de dos muelles unidos uno tras otro (en serie): el muelle superior tiene k₁ = 20 kN/m y el inferior k₂ = 60 kN/m. Desprecia el amortiguamiento y las masas de los muelles. Halla la frecuencia natural fn de vibración vertical en Hz.
m = 40 kgk1 = 20 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz
3Disoluciones
1.Cinemática
Respuesta: s = 41,15 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 = 80/3,6 = 22,22 m/s
Distancia de frenado
0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 22,22²/(2·6) = 41,15 m
Respuesta
s = 41,15 m
2.Cinemática
Respuesta: t = 3,216 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.
Ecuación del movimiento
Hacia arriba es positivo y el suelo está h₀ por debajo del punto de partida.
−25 = 8·t − ½·9,81·t²
4,905·t² − 8·t − 25 = 0
Resuelve la ecuación de segundo grado
Solo la raíz positiva tiene sentido físico.
t = (8 + √(8² + 2·9,81·25))/9,81 = 3,216 s
Respuesta
t = 3,216 s
3.Leyes de Newton
Respuesta: a = 4,055 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.
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.
Fuerzas a lo largo del hilo
m₂·g = 53,96 N
m₁·g·sin θ = 28,13 N
μ·m₁·g·cos θ = 8,036 N
Aceleración del sistema
a = (53,96 − 28,13 − 8,036)/10,5 = 1,694 m/s²
Tensión a partir de la masa colgante
m2·g − T = m2·a → T = 5,5·(9,81 − 1,694) = 44,64 N
Respuesta
T = 44,64 N
5.Tiro parabólico
Respuesta: v0 = 26,21 m/s
Tiro parabólico: sin resistencia del aire, x = vxt e y = h + vyt − ½gt². Las dos direcciones son independientes, salvo que comparten el mismo tiempo.
Despeja v₀ de la fórmula del alcance
v₀ = √(g·R/sin 2θ) = √(9,81·45/sin 140°) = 26,21 m/s
Respuesta
v0 = 26,21 m/s
6.Tiro parabólico
Respuesta: x = 132 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
vx = 29,88 m/s, vy = 25,07 m/s
Tiempo hasta caer en la azotea
Raíz mayor: la pelota está bajando.
15 = 25,07·t − 4,905·t²
t = (25,07 + √(25,07² − 2·9,81·15))/9,81 = 4,419 s
Distancia horizontal
x = vx·t = 29,88·4,419 = 132 m
Respuesta
x = 132 m
7.Movimiento circular
Respuesta: vmax = 19,93 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) = √(0,3·9,81·135) = 19,93 m/s
Respuesta
vmax = 19,93 m/s (71,76 km/h)
8.Movimiento circular
Respuesta: T = 3,962 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 + 0,2·3²/0,9 = 1,962 + 2 = 3,962 N
Respuesta
T = 3,962 N
9.Trabajo y energía
Respuesta: Wf = 95,58 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 = 49,05·0,866 = 42,48 N
F = μN = 0,25·42,48 = 10,62 N
Trabajo contra el rozamiento
Wf = F·d = 10,62·9 = 95,58 J
Respuesta
Wf = 95,58 J
10.Trabajo y energía
Respuesta: v = 3,204 m/s
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 liberada y perdida
m₂g·d = 49,05·2 = 98,1 J
μ·m₁g·d = 0,2·78,48·2 = 31,39 J
Energía cinética de ambos bloques
½(m₁ + m₂)v² = 66,71 → v = √(2·66,71/13) = 3,204 m/s
Respuesta
v = 3,204 m/s
11.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v′1 = −2,571 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.
Choque elástico con un blanco en reposo
Resolver a la vez la conservación de la cantidad de movimiento y la de la energía da estos dos resultados.
v′1 = (1 − 2,5)/(1 + 2,5)·6 = −2,571 m/s
v′2 = 2·1/(1 + 2,5)·6 = 3,429 m/s
Respuesta
v′1 = −2,571 m/s
El signo menos significa que el primer deslizador rebota hacia atrás.
12.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v′ = 12,9 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.
Velocidad angular
ω = 2π·1000/60 = 104,7 rad/s
Deceleración y tiempo
α = Tb/I = 105/16 = 6,563 rad/s²
t = ω/α = 104,7/6,563 = 15,96 s
Respuesta
t = 15,96 s
14.Rotación del sólido rígido
Respuesta: ΔE = 789,6 J
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.
Momentos de inercia
I1 = ½·9·0,4² = 0,72 kg·m²
I2 = 18·0,4² = 2,88 kg·m²
Conservación del momento angular
n2 = n1·I1/(I1 + I2) = 500·0,72/3,6 = 100 rpm
Energía cinética antes y después
E1 = ½·0,72·52,36² = 987 J
E2 = ½·3,6·10,47² = 197,4 J
ΔE = 987 − 197,4 = 789,6 J
Respuesta
ΔE = 789,6 J
15.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: T1 = 36,22 N·m
Trenes de engranajes: los engranajes que engranan entre sí tienen la misma velocidad en los dientes, así que n₁·N₁ = n₂·N₂: el engranaje con menos dientes gira más rápido. Los engranajes montados en un mismo eje giran a la misma velocidad. La potencia se transmite (menos las pérdidas), así que el par aumenta cuando la velocidad disminuye: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η, y P = T·ω con ω = 2π·n/60.
Par del motor
ω₁ = 2π·2900/60 = 303,7 rad/s
T1 = P/ω₁ = 11000/303,7 = 36,22 N·m
Respuesta
T1 = 36,22 N·m
16.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: P = 4,945 kW
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 contacto
θ = 2,636 rad
Tensión del ramal flojo
eμθ = e0,7909 = 2,205, T₂ = 600/2,205 = 272,1 N
Potencia
P = (600 − 272,1)·15,08 = 4,945 kW
Respuesta
P = 4,945 kW
17.Muelles y péndulos
Respuesta: T = 2,104 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·√(1,1/9,81) = 2,104 s
Respuesta
T = 2,104 s
18.Muelles y péndulos
Respuesta: amax = 3 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 = √(40/1,2) = 5,774 rad/s
Aceleración máxima
amax = A·ω² = 0,09·5,774² = 3 m/s²
Respuesta
amax = 3 m/s²
19.Vibraciones mecánicas
Respuesta: ζ = 0,04989
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 en serie soportan la misma fuerza y suman sus deformaciones, así que se combinan como inversos: 1/k = 1/k1 + 1/k2.