Paritian

Mecánica

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

Factor de amortiguamiento ζ 0,1000
Comportamiento Subamortiguado — oscila mientras se asienta
Frecuencia propia 1,59155 Hz
Frecuencia amortiguada 1,58357 Hz
Posición en ese instante 4,92753 mm
Amplitud que queda tras cada ciclo 53,18 %
Coeficiente de amortiguamiento crítico 20 N·s/m
Cómo varía
Posición en ese instanteTiempo 0,00 – 2,51. Posición en ese instante: 50 → 3,96689; Envolvente de decaimiento: 50 → 4,05013; : -50 → -4,05013Posición en ese instanteEnvolvente de decaimiento-60-40-2002040600,000,501,001,502,002,50Tiempo (s)

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

SímboloSignificadoUnidad
mMasakg
kConstante elásticaN/m
cCoeficiente de amortiguamiento cN·s/m
x0Desplazamiento inicial (soltado en reposo)mm
tTiempos
ZTFactor de amortiguamiento ζ—
RGComportamiento—
FNFrecuencia propiaHz
FDFrecuencia amortiguadaHz
XPosición en ese instantemm
AKAmplitud que queda tras cada ciclo%
CCCoeficiente de amortiguamiento críticoN·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.