Oscilaciones: movimiento armónico simple y resonancia
Un péndulo o una masa en un muelle va y viene con su propio ritmo constante, sea cual sea el tamaño de la oscilación. La energía pasa del movimiento a la almacenada, y los empujones al ritmo crean un gran movimiento: T = 2π·√(L ÷ g), T = 2π·√(m ÷ k), E = ½·k·A².
El periodo es el tiempo de un pulso; la frecuencia, cuántos pulsos caben en un segundo. Convierte tempos en periodos y hercios en pulsos por minuto, cuenta pulsos y halla cuándo dos metrónomos coinciden.
La amplitud es cuánto se aleja una oscilación del centro, no de arriba abajo. Léela en un poste del puerto, comprueba que el periodo no cambia con un oleaje mayor y halla distancias, velocidades y energías.
Un sismógrafo convierte una sacudida en una línea ondulada. Lee el periodo con la separación de los picos y la velocidad del papel, la frecuencia con el periodo y la diminuta amplitud del suelo con el registro ampliado.
El periodo de un péndulo solo depende de su longitud y de g: T = 2π·√(L ÷ g). Construye un péndulo que bate segundos, cronometra uno corto, duplica un periodo, haz oscilar uno en la Luna y prueba una masa mayor.
Una bola que oscila cambia altura por velocidad y al revés: v = √(2·g·h). Halla velocidades abajo y a mitad de camino, el tirón de la cuerda, el clavo de Galileo y el ángulo que alcanza una velocidad dada.
T = 2π·√(L ÷ g) solo es exacta para oscilaciones pequeñas, y las reales se apagan. Halla el periodo de una oscilación grande, el error de un reloj, cómo se encoge una oscilación, su vida media y la energía que pierde.
Un muelle tira hacia atrás con k·x, y una masa colgada rebota con T = 2π·√(m ÷ k). Halla un estiramiento, un periodo, un muelle, una velocidad máxima y un periodo solo a partir del estiramiento.
Los muelles lado a lado se reparten la carga y actúan más rígidos; uno tras otro, cada uno la soporta entera y actúan más blandos. Predice estiramientos, la rigidez de medio muelle y de una pareja mixta, y un bote.
Un muelle comprimido guarda ½·k·x² y lo entrega al soltarlo. Lanza una bola y un cohete, apunta a una plataforma, mira qué pasa al duplicar la compresión y frena un carro con un muelle.
Un oscilador cambia movimiento por energía almacenada y al revés, y pequeños empujones a su ritmo lo hacen oscilar mucho. Calcula cuándo empujar un columpio, halla velocidades y energías, y los baches que hacen resonar un coche.