Laboratorio de resonancia MAS

Ajusta la masa, la constante del resorte, el amortiguamiento y la frecuencia de excitación para ver la resonancia, el desfase y la amplificación de amplitud en tiempo real.

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Acerca de Laboratorio de resonancia MAS

Explora la dinámica masa-resorte-amortiguador con respuesta temporal, retrato de fase y curva de resonancia.. Esta herramienta está categorizada bajo Física y opera con ecuaciones y reglas estándar para proporcionar resultados precisos.

Esta calculadora incluye casos preconfigurados: Libre sin amortiguar: Oscilación libre sin amortiguamiento: intercambio de energía puramente sinusoidal; Amortiguamiento crítico: Amortiguamiento crítico: el retorno más rápido al equilibrio sin sobreimpulso; Cerca de la resonancia: Cerca de la resonancia: una frecuencia forzada cercana a la frecuencia natural produce una amplitud alta; Fuera de resonancia: Fuera de resonancia: la misma fuerza aplicada produce una respuesta estacionaria mucho menor.

Palabras clave: simple harmonic motion, resonance, damping ratio, phase lag, mass spring damper, forced oscillation

La resonancia es cuestión de sincronía 🖖

Esta herramienta trata en el fondo de sincronía. Toda masa en un resorte tiene una frecuencia natural ω₀ a la que 'prefiere' oscilar. Empújala con ese ritmo — como impulsar un columpio en el momento justo — y cada pequeño empujón añade energía, de modo que la amplitud X crece mucho más de lo que lograría una fuerza constante. La magnificación M mide ese aumento, y solo el amortiguamiento evita que se dispare. En resonancia, el movimiento va retrasado 90° respecto a la fuerza.

El pico está por debajo de la frecuencia natural 🖖

Al trazar la curva de resonancia esperarías su punto más alto en ω = ω₀. No es así: la amplitud de desplazamiento alcanza su máximo un poco más abajo, en ω_r = ω₀√(1 − 2ζ²). Y más curioso aún: cuando la razón de amortiguamiento supera ζ = 1/√2 ≈ 0,707 — mucho antes del amortiguamiento crítico en ζ = 1 — ese pico desaparece por completo y la curva solo baja. Un sistema puede estar poco amortiguado y aun así no tener pico resonante.

Problemas de ejemplo

  • Libre sin amortiguar - Oscilación libre sin amortiguamiento: intercambio de energía puramente sinusoidal
  • Amortiguamiento crítico - Amortiguamiento crítico: el retorno más rápido al equilibrio sin sobreimpulso
  • Cerca de la resonancia - Cerca de la resonancia: una frecuencia forzada cercana a la frecuencia natural produce una amplitud alta
  • Fuera de resonancia - Fuera de resonancia: la misma fuerza aplicada produce una respuesta estacionaria mucho menor