1. Oscilaciones: frecuencia y periodo

Mira las siguientes imágenes y pregúntate qué tienen en común

Recuerda que la primera ley de la dinámica indica que si sobre un cuerpo la suma de todas las fuerzas se anulan el cuerpo permanece en estado de reposo o con movimiento uniforme.

Pero lo que nos atañe, son los cuerpos en movimiento y, concrétamente, aquellos que tienen unas cualidades específicas.

En las imágenes anteriores se habla del movimiento circular uniforme,  dicho movimiento tiene por característica fundamental que las variables o magnitudes que lo controlan se reiteran en intervalos de tiempo iguales, a estos movimientos que poseen estas características  se conocen por periódicos. Para ejemplificarlos, se puede citar: el movimiento de la punta de la aguja de un reloj, la vibración de la membrana de un tambor al ser golpeado o el movimiento de la lenteja de un reloj de pared.

Todavía podemos afinar un poco más y fijarnos en el modo en que los cuerpos realizan este movimiento periódico.

En algunos casos, el movimiento periódico consiste en el desplazamiento a un lado y otro de una posición de equilibrio, pasando por un máximo y un mínimo como, por ejemplo, la membrana de un tambor. Este movimiento se llama oscilatorio.

Si, además, resulta que sus separaciones a ambos lados de dicho punto son iguales (como el caso de un péndulo) el movimiento se llama vibratorio.

 

Antes de especificar los elementos que permiten clarificar los movimientos que estás estudiando, debes entender que te vas a centrar en un tipo concreto que te permitirá acceder a nuevos conocimientos. Los movimientos oscilatorios o vibratorios pueden ser libres, amortiguados o forzados, esta distinción se debe a como cambia la energía del sistema. Para el primero, el movimiento no intercambia energía; para el segundo, el sistema oscilante pierde poco a poco energía y, el último caso, al sistema se le aporta energía. 
Pero a ti lo que te interesa es profundizar en el movimiento oscilatorio libre por ser una primera aproximación y ser el más simple de todo. Para ello, te intentaré describir las características fundamentales que rigen el movimiento oscilatorio.

Hasta ahora has visto que estamos centrándonos en los movimientos periódicos y estos tienen por característica la magnitud llamada periodo (T), la palabra debe sonarte conocida ya que quizás puedas leer todas las mañanas un periódico. La magnitud en cuestión se puede definir como el tiempo que tarda un móvil en volver a su posición original y en las mismas condiciones dinámicas, es decir, con igual velocidad y aceleración. La unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo (s).

Pero, además, debes saber que existe otra muy relacionada con la anterior y es la frecuencia (f), la misma viene a indicar el número de veces que se pasa por la posición de equilibrio en una unidad de tiempo. En el Sistema Internacional (S.I.), la unidad empleada es el hertzio (Hz) o se puede expresar como s^-1, ya que es la inversa al periodo y matemáticamente se relacionan como:

Pero, también debes conocer otras magnitudes que gobiernan estos movimientos.

Así pues, a la distancia que separa en cada momento al móvil de la posición de equilibrio, se conoce por elongación y se mide en metros. La máxima separación del punto de equilibrio del móvil en su movimiento se denomina amplitud y se representa por la letra "A", esta también se mide en metros.

Animación en EDUCAPLUS de Jesús Peñas Cano bajo licencia CC

Una magnitud más a tener en mente, se llamada pulsación o frecuencia angular (ω). La unidad que se emplea es rad/s y recuerda a la velocidad angular.