¿Qué es un oscilador armónico?
Un oscilador armónico es un sistema de física que actúa según la ley de Hooke. Esta regla describe el comportamiento elástico y presenta que la cantidad de fuerza aplicada a un resorte u otro objeto elástico es proporcional a su desplazamiento. Un sistema de osciladores armónicos vuelve a su posición original cuando la fuerza se retira del objeto elástico.
En los cursos de física, un ejemplo simple de un bloque unido a una pared por un resorte a menudo se usa para ilustrar el concepto de oscilación armónica. Se supone que la superficie en la que se desliza el bloque es sin fricción. Cuando el sistema se establece en movimiento, sigue la ecuación Ω 0 = 2πf 0 , que también es igual a la raíz cuadrada de la constante de resorte (k), dividida por la masa del bloque (m).
Ω 0 es la velocidad angular, que tiene unidades de radians por segundo y f 0 0 0 0 Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> 0 Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> Sub> 0 Sub> Sub>. Unidades de Hertz. El período del bloque: el tiempo que lleva pasar por uno completoE Ciclo de movimiento: es igual a uno dividido por F 0 . La constante de primavera indica cuán rígido es el resorte y es exclusivo de cada resorte. Tiene unidades de fuerza por longitud, por ejemplo, Newtons por metro.
Este simple ejemplo se llama un oscilador armónico no amortiguado y teoriza que, dado que el bloque se mueve a lo largo de una superficie sin fricción, continuará moviéndose a la misma frecuencia para siempre. En realidad, sin embargo, tal situación no ocurriría. Los sistemas reales con fricción se llaman sistemas amortiguados, en los que el movimiento del bloque se ralentizará, el desplazamiento del resorte se volverá más corto y el sistema eventualmente dejará de moverse.
Un sistema de osciladores armónicos puede ser sobredampado, subdampado o amortiguado críticamente. Las ecuaciones diferenciales describen el movimiento de los sistemas amortiguados, por lo que su solución puede ser bastante compleja. Cada tipo de sistema amortiguado tiene su propio tipo deMotaje, sin embargo, que es fácilmente reconocible.
En un sistema sobredamperado, el bloque no oscila. Vuelve a su posición original lentamente después de que se aplica la fuerza y el resorte deja de moverse. El bloque puede oscilar durante bastante tiempo en un sistema subdampado, con el resorte alargándose menos con cada oscilación consecutiva hasta que el sistema vuelva a descansar. Un sistema de amortiguación crítica se comporta de la misma manera que un sistema sobredamperado, pero está diseñado de manera óptima para volver a la posición original lo más rápido posible.
Un oscilador armónico cuántico describe cómo dos moléculas interactúan entre sí. Vibran de un lado a otro de manera similar a una masa en un resorte. En lugar de una constante de resorte, la ecuación para un oscilador armónico cuántico usa una constante de fuerza de enlace, que describe la resistencia del enlace entre las dos moléculas. La relación entre la velocidad angular y la frecuencia es la misma.