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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 45 km/h frena con una deceleración constante de 5 m/s² hasta detenerse. ¿Cuánto dura la frenada? Halla t.
v₀ = 45 km/ha = −5 m/s²v = 0
t = s
2.CinemáticaDifícil
Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba a 16 m/s desde el borde de un tejado situado a 15 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 = 16 m/sh₀ = 15 mg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Leyes de NewtonMedia
Una caja desliza por un suelo horizontal con una velocidad inicial de 7,5 m/s y se detiene tras 14 m. Usa g = 9,81 m/s². Halla el coeficiente de rozamiento dinámico μ.
v₀ = 7,5 m/sd = 14 mg = 9,81 m/s²
μ =
4.Leyes de NewtonDifícil
Un bloque de 9 kg sobre una mesa horizontal está unido, mediante una cuerda ligera que pasa por una polea sin rozamiento, a una masa colgante de 4 kg. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la mesa es 0,25. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del sistema.
m1 = 9 kgm2 = 4 kgμ = 0,25g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Tiro parabólicoMedia
Se chuta una pelota desde un terreno horizontal a 20 m/s y 40° por encima de la horizontal hacia una pared situada a 16 m. Desprecia la resistencia del aire y usa g = 9,81 m/s². ¿A qué altura y pasa la pelota por la pared?
v₀ = 20 m/sθ = 40°x = 16 mg = 9,81 m/s²
y = m
6.Tiro parabólicoDifícil
Se lanza una pelota a 25° sobre la horizontal desde lo alto de un acantilado de 60 m. Desprecia la resistencia del aire. Halla la distancia horizontal x recorrida antes de que la pelota toque el suelo.
v0 = 14 m/sθ = 25°h = 60 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Movimiento circularMedia
Un ingeniero de carreteras quiere que los coches tomen una curva de radio 110 m a 80 km/h sin depender del rozamiento. Usa g = 9,81 m/s². Halla el ángulo de peralte θ.
r = 110 mv = 80 km/hg = 9,81 m/s²
θ = °
8.Movimiento circularDifícil
Se hace girar en una circunferencia vertical una bola de 0,6 kg atada a una cuerda de 1 m. En el punto más bajo se mueve a 7 m/s. Usa g = 9,81 m/s². Halla la tensión T de la cuerda en el punto más bajo.
m = 0,6 kgr = 1 mv = 7 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Trabajo y energíaMedia
Un coche de 1800 kg sube por una pendiente de 4° a 90 km/h constantes. La resistencia del aire y la resistencia a la rodadura suman en total 550 N. Halla la potencia P que deben entregar las ruedas, en kW.
Un bloque de 2 kg parte del reposo al pie de una pendiente de 20° y se tira de él pendiente arriba con una fuerza constante de 15 N paralela a la pendiente. El coeficiente de rozamiento dinámico es 0,1. Halla la velocidad v del bloque tras recorrer 6 m pendiente arriba.
Un deslizador de 4 kg que se mueve a 9 m/s choca frontalmente, de forma perfectamente elástica, con un deslizador de 0,5 kg en reposo sobre un carril sin rozamiento. Halla la velocidad v′2 del segundo deslizador después del choque.
m1 = 4 kgm2 = 0,5 kgv1 = 9 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.Cantidad de movimiento y choquesDifícil
Una pelota de 0,35 kg golpea una pared a 8 m/s y rebota en línea recta hacia atrás a 15 m/s. El contacto dura 50 ms. Halla el módulo del impulso J que la pared ejerce sobre la pelota.
m = 0,35 kgvin = 8 m/svout = 15 m/sΔt = 50 ms
J = N·s
13.Rotación del sólido rígidoMedia
Una barra esbelta uniforme de masa 17 kg y longitud 2,3 m está articulada por un extremo y se mantiene horizontal. Se suelta desde el reposo. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración atip del extremo libre justo después de soltarla.
m = 17 kgL = 2,3 mg = 9,81 m/s²
atip = m/s²
14.Rotación del sólido rígidoDifícil
Un cuerpo (esfera hueca) rueda sin deslizar por una pendiente inclinada 15° respecto a la horizontal. Usa g = 9,81 m/s². Halla el menor coeficiente de rozamiento estático μs que evita que deslice.
θ = 15°I = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
μs =
15.Engranajes y trenes de engranajesMedia
Una polea de 160 mm a 1450 rpm acciona una polea de 500 mm mediante una correa con un 4 % de deslizamiento. Halla la velocidad n2 de la polea conducida.
n1 = 1450 rpmd1 = 160 mmd2 = 500 mms = 4 %
n2 = rpm
16.Engranajes y trenes de engranajesDifícil
En un tren de engranajes compuesto, el engranaje A (20 dientes), en el eje de entrada que gira a 2900 rpm, acciona el engranaje B (50 dientes). El engranaje C (30 dientes) está fijado al mismo eje que B y acciona el engranaje D (80 dientes) del eje de salida. Halla la velocidad de salida nout.
nin = 2900 rpmA = 20B = 50C = 30D = 80
nout = rpm
17.Muelles y péndulosMedia
Una astronauta en otro planeta comprueba que un péndulo simple de 1,5 m de longitud tiene un periodo de 1,55 s para oscilaciones pequeñas. Halla la aceleración de la gravedad g en ese planeta.
L = 1,5 mT = 1,55 s
g = m/s²
18.Muelles y péndulosDifícil
Una masa de 0,3 kg unida a un muelle con k = 120 N/m se separa 9 cm de la posición de equilibrio y se suelta. Halla su aceleración máxima amax.
m = 0,3 kgk = 120 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 20 mm le sigue un ciclo después un pico de 16,6 mm. Halla el factor de amortiguamiento ζ.
x0 = 20 mmx1 = 16,6 mmn = 1
ζ =
20.Vibraciones mecánicasDifícil
Una masa de 100 kg cuelga de dos muelles uno al lado del otro (en paralelo), con rigideces k₁ = 15 kN/m y k₂ = 60 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 = 100 kgk1 = 15 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz
3Disoluciones
1.Cinemática
Respuesta: t = 2,5 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 = 45/3,6 = 12,5 m/s
Tiempo de frenado
0 = v₀ − a·t → t = v₀/a = 12,5/5 = 2,5 s
Respuesta
t = 2,5 s
2.Cinemática
Respuesta: hmax = 28,05 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 = 16²/(2·9,81) = 13,05 m
Altura sobre el suelo
hmax = 15 + 13,05 = 28,05 m
Respuesta
hmax = 28,05 m
3.Leyes de Newton
Respuesta: μ = 0,2048
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.
Deceleración
a = v₀²/(2d) = 7,5²/(2·14) = 2,009 m/s²
Coeficiente de rozamiento
μ·m·g = m·a → μ = a/g = 2,009/9,81 = 0,2048
Respuesta
μ = 0,2048
4.Leyes de Newton
Respuesta: a = 1,321 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.
Tiempo hasta la pared
vx = 20·cos 40° = 15,32 m/s
t = x/vx = 16/15,32 = 1,044 s
Altura en ese instante
y = 12,86·1,044 − ½·9,81·1,044² = 8,076 m
Respuesta
y = 8,076 m
En la pared la pelota todavía está subiendo.
6.Tiro parabólico
Respuesta: x = 52,68 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 = 14·cos 25° = 12,69 m/s
vy = v0·sin θ = 14·sin 25° = 5,917 m/s
Tiempo de vuelo
Resuelve y(t) = h + vy·t − ½gt² = 0 y toma la raíz positiva.
0 = 60 + 5,917·t − 4,905·t²
t = (vy + √(vy² + 2gh))/g = (5,917 + √(35,01 + 1177))/9,81 = 4,152 s
Distancia horizontal
x = vx·t = 12,69·4,152 = 52,68 m
Respuesta
x = 52,68 m
7.Movimiento circular
Respuesta: θ = 24,59 °
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.
Unidades
v = 80/3,6 = 22,22 m/s
Ángulo de peralte
tan θ = v²/(r·g) = 22,22²/(110·9,81) = 0,4576
θ = 24,59°
Respuesta
θ = 24,59°
8.Movimiento circular
Respuesta: T = 35,29 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 = 0,6·9,81 + 0,6·7²/1 = 5,886 + 29,4 = 35,29 N
Respuesta
T = 35,29 N
9.Trabajo y energía
Respuesta: P = 44,54 kW
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). La potencia es la fuerza por la velocidad: P = F·v.
Fuerza motriz
m·g = 1800·9,81 = 17658 N
mg·sin θ = 17658·sin 4° = 1232 N
F = 1232 + 550 = 1782 N
Potencia
v = 90/3,6 = 25 m/s
P = F·v = 1782·25 = 44544 W = 44,54 kW
Respuesta
P = 44,54 kW
10.Trabajo y energía
Respuesta: v = 6,219 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).
Fuerzas a lo largo de la rampa
m·g = 2·9,81 = 19,62 N
mg·sin θ = 6,71 N
μ·mg·cos θ = 1,844 N
Trabajo y energía
½mv² = (15 − 8,554)·6 = 38,68 J
v = √(2·38,68/2) = 6,219 m/s
Respuesta
v = 6,219 m/s
11.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v′2 = 16 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 = (4 − 0,5)/(4 + 0,5)·9 = 7 m/s
v′2 = 2·4/(4 + 0,5)·9 = 16 m/s
Respuesta
v′2 = 16 m/s
12.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: J = 8,05 N·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.
Variación de la cantidad de movimiento
J = m·Δv = 0,35·(15 + 8) = 8,05 N·s
Respuesta
J = 8,05 N·s
13.Rotación del sólido rígido
Respuesta: atip = 14,71 m/s²
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.
Momentos respecto al pasador
En el instante de soltarla ω = 0, así que no hay aceleración centrípeta y el centro acelera directamente hacia abajo.
atip = 1,5·g para cualquier longitud: el extremo libre cae más rápido que una piedra soltada.
14.Rotación del sólido rígido
Respuesta: μs = 0,1072
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.
Ecuaciones del movimiento
m·g·sin θ − f = m·a
f·r = I·α = 0,6667·m·r²·(a/r) → f = 0,6667·m·a
Aceleración
a = g·sin θ/(1 + c) = 9,81·sin 15°/1,667 = 1,523 m/s²
Rozamiento necesario
f = c·m·a ≤ μ·m·g·cos θ → μ ≥ c·tan θ/(1 + c)
μs = 0,6667·tan 15°/1,667 = 0,1072
Respuesta
μs = 0,1072
15.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: n2 = 445,4 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
1450·160/500 = 464 rpm
Con deslizamiento
n2 = 464·0,96 = 445,4 rpm
Respuesta
n2 = 445,4 rpm
16.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: nout = 435 rpm
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.
Primera etapa
nB = 2900·20/50 = 1160 rpm = nC
Segunda etapa
nout = 1160·30/80 = 435 rpm
Respuesta
nout = 435 rpm
relación total = 6,667 : 1
17.Muelles y péndulos
Respuesta: g = 24,65 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.
Despeja g
g = 4π²·L/T² = 4π²·1,5/1,55² = 24,65 m/s²
Respuesta
g = 24,65 m/s²
18.Muelles y péndulos
Respuesta: amax = 36 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 = √(120/0,3) = 20 rad/s
Aceleración máxima
amax = A·ω² = 0,09·20² = 36 m/s²
Respuesta
amax = 36 m/s²
19.Vibraciones mecánicas
Respuesta: ζ = 0,02964
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.