Descripción
La experiencia demuestra que el comportamiento de un sistema mecánico es muy diferente cuando los esfuerzos aplicados varían con el tiempo que cuando no lo hacen, aunque el orden de magnitud de dichos esfuerzos sea similar.
En los métodos de análisis que se podría llamar “tradicionales” se ignora este carácter variable de los esfuerzos y se realiza un cálculo estático, afectando a la magnitud de los esfuerzos o a la tensión admisible del material con el correspondiente coeficiente de seguridad. Cuando el carácter variable o “dinámico” de las cargas es importante, o cuando hay fenómenos tales como choques, estos coeficientes de seguridad tienen valores muy elevados – hasta 10 ó 15 – en previsión de lo que pudiera suceder.
Si el sistema mecánico que se trata de diseñar es de cierto compromiso, el desconocimiento de la seguridad real que el método de cálculo utilizado comporta, obliga a construir un prototipo o un modelo a escala y realizar ensayos que simulen las condiciones reales de funcionamiento.
Estos ensayos determinan modificaciones en el diseño inicial tanto más profundas y costosas cuanto menos racionalmente haya sido realizado el diseño. El proceso se prolonga con sucesivas modificaciones y ensayos tanto más numerosos cuanto más a ciegas, y por tanto con menos acierto, se realizan dichas modificaciones. La aparición de las computadoras y el avance de los métodos teóricos de análisis, han venido a modificar substancialmente esta situación.
En la actualidad, es posible prever las características y el comportamiento dinámico de un sistema con gran precisión, a pesar de la enorme complejidad de las ecuaciones diferenciales que gobiernan el problema dinámico. Aunque dichas ecuaciones se conocen hace más de siglo y medio, sólo unos pocos casos muy sencillos y de limitada relevancia práctica han sido susceptibles de recibir solución analítica. Los métodos numéricos, utilizados conjuntamente con las computadoras, han permitido obtener – con más o menos esfuerzo – soluciones a todo tipo de problemas. Se van a analizar, a continuación, las vibraciones en sistemas mecánicos.
Los objetivos primarios serán: comprender su naturaleza, estudiar algunos casos sencillos, proporcionar la base necesaria para acometer el estudio de problemas prácticos más complicados, e introducir los conceptos y magnitudes utilizados en los modernos equipos de medidas dinámicas.
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