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CientíficosGrados 11–12⏱ 20 min

Resortes y péndulos

Pon a oscilar un resorte o un péndulo, mira cómo dibuja una onda seno y descubre qué marca su ritmo.

Estándares: HS-PS3-1HS-PS3-2

1Pregúntate

Un reloj de péndulo marca el tiempo con un péndulo que oscila. Los resortes de un coche rebotan después de un bache. ¿Por qué ambos oscilan con un ritmo tan constante, y qué decide si es rápido o lento?

2Explora

Laboratorio de oscilaciones

Esta actividad necesita una pantalla más grande

Gira el teléfono o abre esta lección en una tableta o computadora. La explicación y el cuestionario de abajo funcionan aquí.

0,5 kgF■ Energía de movimientoEnergía almacenada ■123456tiempo (s)xSillyChili
Período medido … Fórmula: T = 2π√(m/k) = 0,99 s
Oscilador
Prueba esto
  • Arrastra la masa hacia abajo y suéltala. ¿Qué forma tiene la gráfica?
  • Haz la masa 4 veces mayor. ¿Qué le pasa al período?
  • Estírala un poco o mucho. ¿Cambia el período?
  • Cambia al péndulo. Prueba una oscilación pequeña y luego una grande (más de 60°). Compara el período medido con la fórmula.
  • Lleva el péndulo a la Luna. ¿Oscila más rápido o más lento?
  • Activa la fricción y observa la barra de energía.

3Entiende

F = −kxxSillyChili
Paso 1 de 5

Lo alejas y te lo devuelve

Estira un resorte una distancia x y tira de vuelta con una fuerza F = −kx: cuanto más lo estiras, más fuerte tira hacia el centro. Se llama fuerza restauradora.

Períodos

Resorte: T=2πmkT = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}

Péndulo (oscilaciones pequeñas): T=2πLgT = 2\pi\sqrt{\dfrac{L}{g}}

La fórmula del péndulo solo funciona para oscilaciones pequeñas. A 60° el período real es un 7 % más largo; la simulación lo muestra porque no usa la aproximación de ángulo pequeño.

4Practica

Pregunta 1 de 5

Un resorte tiene un período de 1 s. Haces la masa 4 veces mayor. ¿Cuál es el nuevo período?

5Resumen

  • Una fuerza restauradora tira hacia el centro: en un resorte F=−kxF = -kx.
  • El movimiento es armónico simple: la posición frente al tiempo es una onda seno.
  • Resorte: T=2πm/kT = 2\pi\sqrt{m/k}. Péndulo (oscilaciones pequeñas): T=2πL/gT = 2\pi\sqrt{L/g}.
  • El período no depende de la amplitud (en un resorte, y en un péndulo con oscilaciones pequeñas).
  • La energía pasa de almacenada a movimiento y viceversa; la fricción la va quitando.