Metas
1. Comprender el concepto de Movimiento Armónico Simple (MAS).
2. Calcular la amplitud, velocidad y aceleración en puntos clave del MAS.
3. Determinar el período de oscilación de un sistema masa-resorte.
4. Relacionar el conocimiento teórico del MAS con aplicaciones prácticas en el ámbito laboral.
Contextualización
El Movimiento Armónico Simple (MAS) es un tipo de movimiento oscilatorio que se presenta en muchas situaciones cotidianas, como el vaivén de un péndulo o las vibraciones de una cuerda de guitarra. En el contexto de un sistema masa-resorte, el MAS nos ayuda a entender cómo se almacena y transfiere la energía entre la masa y el resorte. Este conocimiento se aplica en diversos campos, como la ingeniería automotriz, donde los sistemas de suspensión utilizan principios del MAS para absorber impactos y brindar un viaje cómodo. Otro ejemplo es la calibración de dispositivos de medición, como los sismógrafos, que dependen de la precisión de los movimientos oscilatorios para ofrecer datos confiables.
Relevancia del Tema
¡Para Recordar!
Movimiento Armónico Simple (MAS)
El Movimiento Armónico Simple (MAS) es un tipo de movimiento oscilatorio que se produce cuando la fuerza restauradora que actúa sobre un objeto es directamente proporcional a su desplazamiento desde la posición de equilibrio y actúa en sentido opuesto. En un sistema masa-resorte, el MAS se puede observar cuando una masa unida a un resorte es desplazada de su posición de equilibrio y luego se suelta, provocando que la masa oscile de un lado a otro.
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La fuerza restauradora es directamente proporcional al desplazamiento.
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La ecuación del MAS es F = -kx, donde k es la constante del resorte y x es el desplazamiento.
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El MAS es periódico, lo que implica que se repite a intervalos regulares.
Amplitud, Velocidad y Aceleración
La amplitud es la distancia máxima que la masa se desplaza desde su posición de equilibrio. La velocidad y la aceleración varían a lo largo del movimiento oscilatorio, siendo máximas en la posición de equilibrio y cero en los extremos de la oscilación. La velocidad máxima se da cuando la masa atraviesa la posición de equilibrio, mientras que la aceleración máxima ocurre en los puntos de máxima compresión o extensión del resorte.
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La amplitud es la distancia máxima desde la posición de equilibrio.
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La velocidad máxima se alcanza en la posición de equilibrio.
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La aceleración máxima ocurre en los extremos de la oscilación.
Período de Oscilación
El período de oscilación es el tiempo que requiere la masa para completar una oscilación completa. En un sistema masa-resorte, el período depende de la masa y la constante del resorte. La fórmula para calcular el período es T = 2π√(m/k), donde m es la masa y k es la constante del resorte.
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El período es el tiempo para una oscilación completa.
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Depende de la masa y la constante del resorte.
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Fórmula del período: T = 2π√(m/k).
Aplicaciones Prácticas
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Sistemas de Suspensión Automotriz: Utilizan principios del MAS para absorber impactos y proporcionar un viaje confortable.
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Relojes de Péndulo: La precisión se basa en el movimiento armónico simple del péndulo.
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Dispositivos de Medición: La calibración de instrumentos como sismógrafos y acelerómetros utiliza principios del MAS para asegurar mediciones precisas.
Términos Clave
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Movimiento Armónico Simple (MAS): Movimiento oscilatorio donde la fuerza restauradora es proporcional al desplazamiento.
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Amplitud: Distancia máxima desde la posición de equilibrio.
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Velocidad: Tasa de cambio del desplazamiento.
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Aceleración: Tasa de cambio de la velocidad.
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Período: Tiempo para una oscilación completa.
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Constante del Resorte (k): Medida de la rigidez del resorte.
Preguntas para la Reflexión
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¿Cómo se puede aplicar el conocimiento del MAS en el desarrollo de nuevos dispositivos tecnológicos?
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¿De qué manera influye la comprensión del MAS en la ingeniería automotriz, especialmente en los sistemas de suspensión?
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¿Qué desafíos existen en la medición y cálculo de parámetros del MAS en experimentos prácticos?
Desafío Práctico: Construcción y Análisis de un Sistema Masa-Resorte
Construye un sistema masa-resorte sencillo y realiza mediciones para calcular la amplitud, velocidad, aceleración y el período del Movimiento Armónico Simple.
Instrucciones
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Reúne los materiales necesarios: un resorte, pesos variados, una regla y un cronómetro.
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Monta el sistema masa-resorte fijando un extremo del resorte a un soporte y conectando el otro extremo a una masa.
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Desplaza la masa de su posición de equilibrio y suéltala, observando el movimiento oscilatorio.
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Usa la regla para medir la amplitud del movimiento.
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Con el cronómetro, mide el tiempo que tarda la masa en completar una oscilación completa (período).
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Calcula la velocidad y la aceleración en puntos clave (extremos y punto de equilibrio) utilizando las fórmulas del MAS.
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Registra todas las medidas y cálculos en una tabla.
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Discute los resultados con tus compañeros y compara las medidas tomadas.
