Amortiguamiento en oscilaciones
Física
Conceptos clave
- El amortiguamiento es la pérdida de energía de una oscilación por fuerzas resistivas (rozamiento, aire).
- La amplitud disminuye con el tiempo hasta que el movimiento se detiene.
- La energía mecánica se disipa como calor.
- Según la intensidad, hay tres tipos: ligero, crítico y sobreamortiguado.
Por qué disminuye
- Las fuerzas resistivas se oponen al movimiento y hacen trabajo negativo.
- Cada oscilación pierde algo de energía → la amplitud decae.
- La energía total (que va con la amplitud al cuadrado) también cae.
Amortiguamiento ligero
- La amplitud decae poco a poco a lo largo de muchas oscilaciones.
- El sistema sigue oscilando con una frecuencia casi igual a la natural.
- Ejemplo: un péndulo que se va parando lentamente en el aire.
Amortiguamiento crítico
- El sistema vuelve al equilibrio en el menor tiempo posible sin oscilar.
- Es el caso deseado en instrumentos y suspensiones de coche.
- Justo en el límite entre oscilar y no oscilar.
Sobreamortiguado
- El sistema vuelve al equilibrio muy despacio, sin oscilar.
- La resistencia es tan grande que frena en exceso.
- Tarda más que el crítico en asentarse.
Ejemplo resuelto
- Problema: ¿qué amortiguamiento conviene a la suspensión de un coche y por qué?
- Se busca que el coche deje de botar rápido y sin oscilar.
- Eso es el amortiguamiento crítico: vuelve al equilibrio en el mínimo tiempo sin rebotar.
- Un amortiguamiento ligero dejaría el coche botando; el sobreamortiguado, lento e incómodo.
En el examen IB
- Relaciona la caída de amplitud con la pérdida de energía por rozamiento.
- Distingue los tres tipos: ligero (oscila decayendo), crítico (rápido sin oscilar), sobreamortiguado (lento sin oscilar).
- Error frecuente: decir que el crítico "no se mueve"; sí vuelve al equilibrio, pero sin oscilar.
- El amortiguamiento reduce la amplitud, no directamente el periodo.