Calculadora de Oscilador Amortiguado (Masa–Resorte–Amortiguador)
Factor de amortiguamiento, frecuencia natural y amortiguada y la posición en cualquier instante de una masa en un resorte con amortiguador, con el movimiento dibujado en el tiempo.
Resultados
La línea discontinua marca el valor que ha escrito.
Qué hace esta herramienta
Muelles, suspensiones, cuerdas de guitarra y edificios que se balancean siguen todos esta misma ecuación de masa, rigidez y amortiguamiento. El factor de amortiguamiento ζ decide el carácter: por debajo de 1 el sistema vibra con una senoide que se encoge, exactamente en 1 vuelve lo más rápido posible sin pasarse, y por encima de 1 regresa despacio. Los cierrapuertas buscan quedarse cerca de 1, y muchos instrumentos de medida rondan 0,7, que es lo que se asienta antes dentro de unos pocos por ciento. El movimiento mostrado parte del desplazamiento indicado, soltado en reposo.
Fórmula
m x″ + c x′ + k x = 0 · ωₙ = √(k ÷ m) · ζ = c ÷ (2√(k m)) · ω_d = ωₙ √(1 − ζ²)
Variables
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
m | Masa | kg |
k | Constante elástica | N/m |
c | Coeficiente de amortiguamiento c | N·s/m |
x0 | Desplazamiento inicial (soltado en reposo) | mm |
t | Tiempo | s |
ZT | Factor de amortiguamiento ζ | — |
RG | Comportamiento | — |
FN | Frecuencia propia | Hz |
FD | Frecuencia amortiguada | Hz |
X | Posición en ese instante | mm |
AK | Amplitud que queda tras cada ciclo | % |
CC | Coeficiente de amortiguamiento crítico | N·s/m |
Ejemplo resuelto
- Masa1 kg
- Constante elástica100 N/m
- Coeficiente de amortiguamiento c2 N·s/m
- Desplazamiento inicial (soltado en reposo)50 mm
- Tiempo0,5 s
- Factor de amortiguamiento ζ0,1000
- ComportamientoSubamortiguado — oscila mientras se asienta
- Frecuencia propia1,59155 Hz
- Frecuencia amortiguada1,58357 Hz
- Posición en ese instante4,92753 mm
- Amplitud que queda tras cada ciclo53,18 %
- Coeficiente de amortiguamiento crítico20 N·s/m
Limitaciones
- La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.
- Mezclar unidades es la causa de error más común. Convierta todos los valores a las unidades indicadas junto a cada campo antes de calcular.