Laboratório de ressonância MHS

Ajuste massa, constante elástica, amortecimento e frequência de excitação para ver a ressonância, o atraso de fase e a amplificação de amplitude em tempo real.

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Sobre Laboratório de ressonância MHS

Explore a dinâmica massa-mola-amortecedor com resposta no tempo, retrato de fase e curva de ressonância.. Esta ferramenta está categorizada em Física e opera com equações e regras padrão para produzir resultados precisos.

Esta calculadora inclui casos pré-configurados: Livre não amortecido: Oscilação livre não amortecida: troca de energia puramente senoidal; Amortecimento crítico: Amortecimento crítico: retorno mais rápido ao equilíbrio sem sobressinal; Próximo da ressonância: Próximo da ressonância: frequência de forçamento próxima da frequência natural gera alta amplitude; Fora da ressonância: Fora da ressonância: mesmo forçamento, resposta em regime permanente muito menor.

Palavras-chave: simple harmonic motion, resonance, damping ratio, phase lag, mass spring damper, forced oscillation

Ressonância é só uma questão de ritmo 🖖

No fundo, esta ferramenta trata de sincronia. Toda massa presa a uma mola tem uma frequência natural ω₀ na qual ela 'gosta' de oscilar. Empurre-a exatamente nesse ritmo — como impulsionar um balanço no momento certo — e cada pequeno empurrão acrescenta energia, de modo que a amplitude X cresce muito além do que uma força constante produziria. A magnificação M mede esse ganho, e só o amortecimento impede que ele dispare. Na ressonância, o movimento fica atrasado exatamente 90° em relação à força.

O pico fica abaixo da frequência natural 🖖

Ao traçar a curva de ressonância, você esperaria o ponto mais alto em ω = ω₀. Não é o caso: a amplitude do deslocamento atinge o máximo um pouco mais abaixo, em ω_r = ω₀√(1 − 2ζ²). Mais estranho ainda: quando a razão de amortecimento passa de ζ = 1/√2 ≈ 0,707 — muito antes do amortecimento crítico em ζ = 1 — esse pico desaparece por completo e a curva apenas desce. Um sistema pode estar pouco amortecido e ainda assim não ter pico de ressonância.

Problemas de exemplo

  • Livre não amortecido - Oscilação livre não amortecida: troca de energia puramente senoidal
  • Amortecimento crítico - Amortecimento crítico: retorno mais rápido ao equilíbrio sem sobressinal
  • Próximo da ressonância - Próximo da ressonância: frequência de forçamento próxima da frequência natural gera alta amplitude
  • Fora da ressonância - Fora da ressonância: mesmo forçamento, resposta em regime permanente muito menor