Efecto Flutter

Todo cuerpo, por mas complejo que sea tiene lo que se llama una frecuencia natural con la que vibra. La frecuencia natural de un cuerpo depende de las caracteristicas geometricas y del material del cuerpo, principalmente del momento de inercia, es decir de la masa y la forma en que esta se distribuye alrededor del centro de gravedad del cuerpo.

Esta frecuencia basicamente determina a que frecuencia vibrará el cuerpo al recibir algun impacto o cualquier otro estimulo que lo haga vibrar. Como ejemplo, si agarras una barra de acero y la empotras en un extremo y calculas su frecuencia natural, al golpearla en el otro vibrara con esa frecuencia.

Como afecta esto?? Si a esa misma barra le aplicaras una vibracion de frecuencia que coincida con la frecuencia natural de la barra, estas empezaran a vibrar en conjunto, y la amplitud de la vibracion crecera de forma indefinida. Esto se da ya que cada vez que la barra este oscilando en una direccion la vibracion tendra la misma direccion haciendo crecer la fuerza con que se mueve. Este fenomeno se conoce como resonancia, y hace que justamente, cuando la amplitud crece de forma ilimitada, los materiales se rompan.

Esto es lo que paso en el puente de Tacoma si no me equivoco, pero no es el unico caso, la resonancia es un problema comun y muy severo. Si el puente empieza a oscilar en resonancia ira hacia arriba y hacia abajo cada vez apartandose mas de su linea media hasta que se rompa.

La frecuencia natural es la frecuencia a la que un sistema mecánico seguirá vibrando, después que se quita la señal de excitación. A veces se le llama la frecuencia de resonancia pero eso no es correcto ya que la frecuencia de resonancia es la frecuencia a la que vibraría el sistema si no hubiera amortiguación.

De cualquier estructura física se puede hacer un modelo en forma de un número de resortes, masas y amortiguadores. Los amortiguadores absorben la energía pero los resortes y las masas no lo hacen. Como lo vimos en la sección anterior, un resorte y una masa interactúan uno con otro, de manera que forman un sistema que hace resonancia a su frecuencia natural característica. Si se le aplica energía a un sistema resorte-masa, el sistema vibrará a su frecuencia natural, y el nivel de las vibraciones dependerá de la fuerza de la fuente de energía y de la absorción inherente al sistema. . La frecuencia natural de un sistema resorte-masa no amortiguado se da en la siguiente ecuación:

Fn=(1/2pi) (raiz(k/m))

Donde Fn = la frecuencia natural

k = la constante del resorte, o rigidez

m = la masa

De eso se puede ver que si la rigidez aumenta, la frecuencia natural también aumentará, y si la masa aumenta, la frecuencia natural disminuye. Si el sistema tiene absorción, lo que tienen todos los sistemas físicos, su frecuencia natural es un poco más baja y depende de la cantidad de absorción.

Un gran número de sistemas resorte-masa-amortiguación que forman un sistema mecánico se llaman "grados de libertad", y la energía de vibración que se pone en la máquina, se distribuirá entre los grados de libertad en cantidades que dependerán de sus frecuencias naturales y de la amortiguación, así como de la frecuencia de la fuente de energía.

Por esta razón, la vibración no se va a distribuir de manera uniforme en la máquina. Por ejemplo, en una máquina activada por un motor eléctrico una fuente mayor de energía de vibración es el desbalanceo residual del rotor del motor. Esto resultará en una vibración medible en los rodamientos del motor. Pero si la máquina tiene un grado de libertad con una frecuencia natural cerca de las RPM del rotor, su nivel de vibraciones puede ser muy alto, aunque puede estar ubicado a una gran distancia del motor. Es importante tener este hecho en mente, cuando se hace la evaluación de la vibración de una máquina.

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