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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 26 m/s constantes, por encima del límite, adelanta a un coche de policía parado. En ese momento el coche de policía arranca y acelera uniformemente a 4 m/s². ¿Cuánto tarda el coche de policía en alcanzarlo? Halla t.
vcar = 26 m/sapolice = 4 m/s²v0,police = 0
t = s
2.CinemáticaDifícil
Se lanza una pelota verticalmente hacia arriba a 14 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 = 14 m/sh₀ = 25 mg = 9,81 m/s²
t = s
3.Leyes de NewtonMedia
Un bloque de 10 kg baja deslizando por una rampa inclinada 20° respecto a la horizontal. El coeficiente de rozamiento dinámico es 0,15. Usa g = 9,81 m/s². Halla la aceleración a del bloque a lo largo de la rampa.
m = 10 kgθ = 20°μ = 0,15g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Leyes de NewtonDifícil
Un bloque de 2 kg sobre una mesa horizontal está unido, mediante una cuerda ligera que pasa por una polea sin rozamiento, a una masa colgante de 5 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 = 2 kgm2 = 5 kgμ = 0,2g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Tiro parabólicoMedia
Se lanza una pelota a 40° sobre la horizontal desde el suelo llano. Desprecia la resistencia del aire. Halla la distancia horizontal x recorrida antes de que la pelota toque el suelo.
v0 = 12 m/sθ = 40°g = 9,81 m/s²
x = m
6.Tiro parabólicoDifícil
Se lanza una pelota desde el nivel del suelo a 31 m/s y 70° por encima de la horizontal. Cae, ya bajando, sobre la azotea plana de un edificio de 23 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 = 31 m/sθ = 70°hroof = 23 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Movimiento circularMedia
Un ingeniero de carreteras quiere que los coches tomen una curva de radio 360 m a 50 km/h sin depender del rozamiento. Usa g = 9,81 m/s². Halla el ángulo de peralte θ.
r = 360 mv = 50 km/hg = 9,81 m/s²
θ = °
8.Movimiento circularDifícil
Se hace girar en una circunferencia vertical una bola de 0,4 kg atada a una cuerda de 0,8 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 = 0,4 kgr = 0,8 mv = 3 m/sg = 9,81 m/s²
T = N
9.Trabajo y energíaMedia
Un bloque baja desde el reposo por una rampa inclinada 20° respecto a la horizontal. El coeficiente de rozamiento dinámico es 0,2. Halla su velocidad v tras deslizar 19 m por la rampa.
θ = 20°μ = 0,2d = 19 mg = 9,81 m/s²
v = m/s
10.Trabajo y energíaDifícil
Un muelle de rigidez 500 N/m situado al pie de una pendiente de 40° se comprime 15 cm contra un bloque de 1 kg y se suelta. El coeficiente de rozamiento dinámico entre el bloque y la pendiente es 0,25. ¿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 proyectil de 14 kg que se mueve horizontalmente a 35 m/s explota en dos fragmentos que se mueven a lo largo de la misma recta. El fragmento de 10 kg sigue hacia delante a 73 m/s. Halla la velocidad v′2 del fragmento de 4 kg (positiva en el sentido original).
M = 14 kgu = 35 m/sm1 = 10 kgv′1 = 73 m/sm2 = 4 kg
v′2 = m/s
12.Cantidad de movimiento y choquesDifícil
Una pelota de 0,35 kg golpea una pared a 10 m/s y rebota en línea recta hacia atrás a 8 m/s. El contacto dura 5 ms. Halla el módulo del impulso J que la pared ejerce sobre la pelota.
m = 0,35 kgvin = 10 m/svout = 8 m/sΔt = 5 ms
J = N·s
13.Rotación del sólido rígidoMedia
Una barra esbelta uniforme de masa 5,5 kg y longitud 0,8 m está articulada por un extremo y se suelta desde el reposo en posición horizontal. Una pequeña bola de masa 1 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 = 5,5 kgL = 0,8 mmball = 1 kgg = 9,81 m/s²
v = m/s
14.Rotación del sólido rígidoDifícil
Un cuerpo (esfera hueca) de masa 9,5 kg rueda sin deslizar a 3 m/s. Halla su energía cinética de rotación Erot.
m = 9,5 kgv = 3 m/sI = (2/3)·m·r²
Erot = J
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 250 N en el ramal flojo. Halla la potencia P transmitida, en kW.
d1 = 125 mmn1 = 1500 rpmT1 = 500 NT2 = 250 N
P = kW
16.Engranajes y trenes de engranajesDifícil
En un tren de engranajes compuesto, la rueda A (18 dientes) del eje de entrada gira a 2880 rpm y acciona la rueda B (36 dientes). La rueda C (32 dientes) está fijada al mismo eje que B y acciona la rueda D del eje de salida. La salida debe girar a 960 rpm. ¿Cuántos dientes ND debe tener la rueda D?
nin = 2880 rpmA = 18B = 36C = 32nout = 960 rpm
ND =
17.Muelles y péndulosMedia
Una masa de 2 kg unida a un muelle con k = 130 N/m se desplaza 15 cm en sentido positivo y se suelta desde el reposo en t = 0. Halla su velocidad v en t = 0,5 s (con signo).
m = 2 kgk = 130 N/mA = 15 cmt = 0,5 s
v = m/s
18.Muelles y péndulosDifícil
Un cuerpo describe un movimiento armónico simple con periodo 2,8 s y amplitud 6 cm. ¿Cuál es el tiempo mínimo t que necesita para pasar del equilibrio a un desplazamiento de 1,8 cm?
T = 2,8 sA = 6 cmx = 1,8 cm
t = s
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 3 ciclos después un pico de 3,9 mm. Halla el factor de amortiguamiento ζ.
x0 = 12 mmx3 = 3,9 mmn = 3
ζ =
20.Vibraciones mecánicasDifícil
Una masa de 20 kg cuelga de dos muelles unidos uno tras otro (en serie): el muelle superior tiene k₁ = 30 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 = 20 kgk1 = 30 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz
3Disoluciones
1.Cinemática
Respuesta: t = 13 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.
Distancias iguales
v·t = ½·a·t² → t = 2v/a = 2·26/4 = 13 s
Respuesta
t = 13 s
En ese momento el coche de policía va a 2v = 52 m/s.
2.Cinemática
Respuesta: t = 4,098 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 = 14·t − ½·9,81·t²
4,905·t² − 14·t − 25 = 0
Resuelve la ecuación de segundo grado
Solo la raíz positiva tiene sentido físico.
t = (14 + √(14² + 2·9,81·25))/9,81 = 4,098 s
Respuesta
t = 4,098 s
3.Leyes de Newton
Respuesta: a = 1,972 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.
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 = 12·cos 40° = 9,193 m/s
vy = v0·sin θ = 12·sin 40° = 7,713 m/s
Tiempo de vuelo
Sale y cae a la misma altura: t = 2vy/g.
t = 2·7,713/9,81 = 1,573 s
Distancia horizontal
x = vx·t = 9,193·1,573 = 14,46 m
Respuesta
x = 14,46 m
6.Tiro parabólico
Respuesta: x = 53,03 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 = 10,6 m/s, vy = 29,13 m/s
Tiempo hasta caer en la azotea
Raíz mayor: la pelota está bajando.
23 = 29,13·t − 4,905·t²
t = (29,13 + √(29,13² − 2·9,81·23))/9,81 = 5,001 s
Distancia horizontal
x = vx·t = 10,6·5,001 = 53,03 m
Respuesta
x = 53,03 m
7.Movimiento circular
Respuesta: θ = 3,126 °
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 = 50/3,6 = 13,89 m/s
Ángulo de peralte
tan θ = v²/(r·g) = 13,89²/(360·9,81) = 0,05462
θ = 3,126°
Respuesta
θ = 3,126°
8.Movimiento circular
Respuesta: T = 8,424 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 = 0,4·9,81 + 0,4·3²/0,8 = 3,924 + 4,5 = 8,424 N
Respuesta
T = 8,424 N
9.Trabajo y energía
Respuesta: v = 7,579 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).
Balance de energía a lo largo de la rampa
El bloque baja una altura d·sin θ mientras el rozamiento le quita μmg·cos θ·d. La masa se cancela.
½v² = g·d·(sin θ − μ·cos θ)
v = √(2·9,81·19·(0,342 − 0,2·0,9397)) = 7,579 m/s
Respuesta
v = 7,579 m/s
10.Trabajo y energía
Respuesta: d = 0,6873 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 = 15 cm = 0,15 m
½kx² = ½·500·0,15² = 5,625 J
Balance de energía a lo largo de la rampa
m·g = 1·9,81 = 9,81 N
½kx² = mg·d·(sin θ + μ·cos θ)
d = 5,625/(9,81·(0,6428 + 0,25·0,766)) = 0,6873 m
Respuesta
d = 0,6873 m
11.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: v′2 = −60 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.
Cantidad de movimiento antes
p = M·u = 14·35 = 490 kg·m/s
Cantidad de movimiento después
490 = 10·73 + 4·v′2
v′2 = (490 − 730)/4 = −60 m/s
Respuesta
v′2 = −60 m/s
El signo menos significa que el segundo fragmento sale despedido hacia atrás.
12.Cantidad de movimiento y choques
Respuesta: J = 6,3 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·(8 + 10) = 6,3 N·s
Respuesta
J = 6,3 N·s
13.Rotación del sólido rígido
Respuesta: v = 4,558 m/s
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 − 250)·9,817 = 2454 W = 2,454 kW
Respuesta
P = 2,454 kW
16.Engranajes y trenes de engranajes
Respuesta: ND = 48
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.
Velocidad del eje intermedio
nB = nC = 2880·18/36 = 1440 rpm
Dientes de la rueda D
ND = C·nC/nout = 32·1440/960 = 48
Respuesta
ND = 48
17.Muelles y péndulos
Respuesta: v = 0,9394 m/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.
Frecuencia angular
ω = √(130/2) = 8,062 rad/s
ω·t = 8,062·0,5 = 4,031 rad
Velocidad
v = −A·ω·sin(ω·t) = −0,15·8,062·sin(4,031) = 0,9394 m/s
Respuesta
v = 0,9394 m/s
18.Muelles y péndulos
Respuesta: t = 0,1358 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.
Frecuencia angular
ω = 2π/T = 2π/2,8 = 2,244 rad/s
Despeja el tiempo
0,3 = sin(ω·t) → ω·t = arcsin(0,3) = 0,3047 rad
t = 0,3047/2,244 = 0,1358 s
Respuesta
t = 0,1358 s
19.Vibraciones mecánicas
Respuesta: ζ = 0,05952
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.