FÍSICA: Movimiento vibratorio armónico simple: La dinámica de un oscilador armónico - 3ª parte
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Física

MOVIMIENTO VIBRATORIO ARMÓNICO SIMPLE

La dinámica de un oscilador armónico - 3ª parte


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El fenómeno de la resonancia

letra capitular El fenómeno de la resonancia es característico de las vibraciones u oscilaciones, al margen de cuál sea la naturaleza de éstas.

En sistemas simples como el formado por un cuerpo sujeto a un muelle o por un péndulo, la frecuencia de la vibración está condicionada por las características del sistema,

siendo:

en el primer caso, y

en el segundo

Tales valores definen la llamada frecuencia natural del sistema oscilante y coinciden con los valores que de una forma espontánea tomaría el movimiento vibratorio si se sometiera el cuerpo a una perturbación inicial.

A veces, los sistemas oscilantes son sometidos a fuerzas exteriores cuya intensidad varía periódicamente, produciendo en ellos oscilaciones forzadas. Si la frecuencia angular w' con la que varía la fuerza aplicada es diferente de la frecuencia natural w del sistema, se produce una especie de conflicto entre el sistema y el agente exterior que da lugar a que las oscilaciones forzadas resultantes sean de pequeña amplitud.

Sin embargo, cuando la fuerza aplicada respeta las condiciones naturales de vibración del sistema, es decir, cuando w' se hace igual a w, entonces el acoplamiento entre ambos es perfecto, la transferencia de energía al sistema es máxima y la amplitud de vibración se hace también máxima. Se dice que el sistema oscilante está en resonancia con la fuerza exterior. En tal circunstancia pequeñas fuerzas pueden dar lugar a amplitudes de vibración considerables.

Cuando alguien empuja un columpio, tiende a respetar, de una forma intuitiva, la condición de resonancia w = w ' espaciando los impulsos al ritmo que marca la propia oscilación del columpio. Este es un sencillo ejemplo de resonancia mecánica. Una compañía de soldados que atravesara un puente colgante de campaña marcando el paso con una frecuencia coincidente con la frecuencia natural del sistema podría dar lugar, por resonancia, a una vibración del puente que terminase por destruirlo.

El fenómeno de la resonancia tiene importancia no sólo en el dominio de la mecánica, sino también en el de la acústica y en el del electromagnetismo. La resonancia acústica explica, por ejemplo, por qué cuando un diapasón en forma de U se hace vibrar en presencia de otro de igual tono, el segundo se pone espontáneamente en vibración a pesar de que entre ambos exista una distancia de separación apreciable. Se dice entonces que resuenan o que uno ha entrado en resonancia con respecto al otro. La frecuencia natural del segundo diapasón, que es transmitida a través del aire, todo lo cual hace posible la resonancia. Si los diapasones correspondieran a notas o frecuencias de vibración diferentes no se observaría dicho fenómeno.

En el terreno de las vibraciones electromagnéticas la resonancia explica la sintonización de una emisora de radio: se consigue sintonizar una emisora determinada cuando, mediante el ajuste de frecuencia que permite el mando del dial, se pone en resonancia el receptor con el emisor, consiguiendo de este modo una intensidad máxima de recepción de la señal.

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