El tema movimiento
simple está incluido en la mayoría de los programas de física de nivel medio. Para su enseñanza los profesores analizan dos sistemas que son muy apropiados; el sistema masa-resorte y el péndulo en la superficie de la tierra. Estos sistemas son muy útiles pues son sencillos y permiten analizar sin muchas dificultades, una gran cantidad de constantes y variables físicas de movimientos oscilatorios y periódicos. Además son, desde un punto de vista cinemático, un ejemplo de sistema con aceleración variable, donde hacer una extensión para aplicar la segunda ley de Newton, vista en temas anteriores.
Sin embargo, la real necesidad de estudiar estos movimientos oscilatorios es que son una introducción a un gran tema de la física: Vibraciones y ondas.
A mi entender, si no se aplican los conocimientos del movimiento oscilatorio a vibraciones y ondas mecánicas no tiene mucho sentido ahondar en su enseñanza. Esto es porque vivimos en un océano de vibraciones y ondas mecánicas y electromagnéticas. Por lo tanto es inexcusable la inclusión de estos temas en un currículum de física. Analice por un momento, la relación de vibraciones y ondas con los temas: acústica, luz, electromagnetismo, radiación, estructura de la materia, etc. y entenderá la razón de esta afirmación.
En el análisis físico del movimiento de estos sistemas se descubre que las condiciones para que se produzcan oscilaciones es que debe existir una fuerza central, o sea una que apunta siempre hacia un mismo punto. Suele denominarse fuerza recuperadora y al punto mencionado: punto de equilibrio. Luego que se avanza en el planteo de la ecuación de movimiento se descubre que para obtener una solución lineal se debe imponer una condición a esta fuerza recuperadora: que sea proporcional al apartamiento respecto del punto de equilibrio.
En el caso del sistema masa – resorte la fuerza recuperadora se origina en la deformación del resorte y en el caso del péndulo en una componente de la fuerza peso de la masa suspendida del hilo.
En el caso del sistema masa-resorte, la fuerza recuperadora cumple esta condición siempre y cuando el estiramiento sea pequeño para que no se supere el límite elástico del resorte, y en el caso del péndulo siempre que la amplitud sea pequeña.
En ambos casos las ecuaciones que describen el movimiento están limitadas a la condición de que el apartamiento respecto del equilibrio sea pequeño.
