Frecuencia angular – Mecánica – Física

Cuando hablamos de frecuencia angular, entramos en un campo de la física que se ocupa de movimientos periódicos, no necesariamente circulares, más allá de ellos puede estar, por ejemplo, el movimiento de un resorte que se alarga o comprime. Por tanto, son movimientos que se repiten de la misma forma en el mismo período de tiempo. Debido a esta periodicidad, es necesario definir algunos términos como frecuencia y período.

En física, usamos el término angular para contrarrestar el término lineal. El primer término trata de los movimientos medidos en radianes, mientras que el segundo trata de los movimientos rectos. Sin embargo, el término angular debe usarse en el sentido de una función angular, no una trayectoria circular, ya que en algunos casos esta trayectoria puede resultar recta.

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En el ejemplo del resorte de alargamiento y compresión mencionado anteriormente, la trayectoria es recta, pero la función que gobierna el movimiento periódico es angular, ya que depende de un ángulo, como en el caso de las funciones seno y coseno.

Sin embargo, para facilitar nuestra comprensión inicial de los términos a definir, consideremos un círculo, cuyo perímetro sabemos está dado por:

donde R es el radio del círculo y 2π el ángulo en radianes (rad) para un círculo completo alrededor del círculo (α = 360 ° en la figura 1).

Figura 1. Circunferencia del radio R y ángulo α.

Definimos el período T como el tiempo requerido para que el cuerpo dé una vuelta completa alrededor de la circunferencia. LA frecuencia F se define como el número de vueltas en una unidad de tiempo. Tanto el período como la frecuencia son inversos del otro y están dados por:

El período se da en segundos y la frecuencia en Hercios (Hz), en SI Tenga en cuenta que 1 Hz = 1 ciclo / sy el período son segundos / ciclo. El nombre Hertz lleva el nombre del físico Heinrich Hertz (1857-1894) debido a su pionero en los estudios de las ondas electromagnéticas. El término ciclo es un círculo completo o una oscilación completa, considerando los sistemas periódicos en general.

Cuando consideramos un movimiento en línea recta, su velocidad es cuánto espacio se recorre durante un período de tiempo:

Teniendo en cuenta la trayectoria circular, no es diferente. Considere el espacio recorrido como el perímetro de la circunferencia, en el caso de un giro completo:

y el intervalo de tiempo el período T, es decir, el tiempo para dar la vuelta a un círculo alrededor de la circunferencia:

Pronto, la velocidad será:

LA frecuencia angular Se define como:

Representa una tasa de cambio de magnitud angular, no siempre relacionada con el movimiento de rotación. Todavía se puede escribir como:

Por lo tanto, la velocidad lineal y la frecuencia angular se relacionan de la siguiente manera:

obteniendo de esta relación una conexión importante entre cantidades lineales y angulares.

Otra observación importante que debe hacerse sobre la frecuencia angular se refiere al ejemplo del resorte, mencionado al principio de este texto. Este ejemplo se incluye en el estudio de movimiento armónico simple (MHS), donde la frecuencia angular está determinada por la siguiente ecuación:

k es la constante de resorte en N / mo kg / s² y m es la masa corporal en kg.

Es decir, en un cuerpo que está en MHS, no podemos elegir el valor de ω, ya que está determinado por la característica del resorte (k) y la masa del cuerpo (m) acoplado al resorte.

Por tanto, la frecuencia angular es importante porque es la cantidad que relaciona un oscilación a uno movimiento circular uniforme (MCU).

Referencias bibliográficas:

http://www.fmt.if.usp.br/~bindilat/Fisica1/Cap13.pdf.

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