Oscilaciones forzadas / péndulo de Pohl

Principio

Si se deja oscilar libremente un sistema oscilante, se observa que la disminución de las amplitudes máximas sucesivas depende en gran medida del amortiguamiento. Si se estimula el sistema oscilante para que oscile mediante un par periódico externo, se observa que en el estado estacionario la amplitud es función de la frecuencia y la amplitud del par periódico externo y del amortiguamiento. Se van a determinar las frecuencias características de la oscilación libre así como las curvas de resonancia de la oscilación forzada para diferentes valores de amortiguación

Ventajas

• Oscilación duradera gracias a los rodamientos de bolas
• Amortiguación mediante freno de corrientes parásitas resistente a la abrasión
• Ilustración sencilla del principio elemental de las oscilaciones forzadas
• Adecuado también para demostraciones y experimentos de estudiantes
• Diseñado para la proyección de sombras grandes y claras mientras se experimenta

Tareas

• A. Oscilación libre

1. Determinar el periodo de oscilación y la frecuencia característica del caso no amortiguado.
2. Determinar los periodos de oscilación y las correspondientes frecuencias características para diferentes valores de amortiguación. Trazar las amplitudes máximas sucesivas y unidireccionales en función del tiempo. Se deben calcular las correspondientes relaciones de atenuación, las constantes de amortiguación y los decrementos logarítmicos.
3. Realizar el caso aperiódico y la fluencia.

• B. Oscilación forzada

1. Hay que determinar las curvas de resonancia y representarlas gráficamente con los valores de amortiguación de A.
2. Las frecuencias de resonancia deben determinarse y compararse con los valores de frecuencia de resonancia encontrados anteriormente.
3. Se debe observar el desfase entre el péndulo de torsión y el par externo estimulante para un valor de amortiguación pequeño, suponiendo que en un caso la frecuencia estimulante está muy por debajo de la frecuencia de resonancia y en el otro caso está muy por encima.

Lo que se puede aprender sobre

• La frecuencia angular
• Frecuencia característica
• Frecuencia de resonancia
• Péndulo de torsión
• Vibración torsional
• Par de torsión y par restaurador
• Oscilación libre amortiguada/no amortiguada
• Oscilación forzada
• Relación de atenuación/ disminución
• Constante de amortiguación
• Disminución logarítmica
• Caso aperiódico
• Desaceleración