El oscilador armónico

l movimiento armónico simple constituye un movimiento modélico en el estudio de las vibraciones. El oscilador armónico, o cuerpo genérico que realiza este tipo de movimiento, es un sistema sencillo al que se le pueden aplicar los conceptos más característicos de la mecánica como teoría física. Pero, además, su estudio ayuda a comprender una amplia gama de fenómenos que van desde la producción del sonido hasta la recepción de las ondas de radio.

El fenómeno de la vibración se presenta con mucha frecuencia en la naturaleza y, por tanto, en la física. El sonido es un tipo de vibración que se propaga a través de un medio material como el aire. La luz puede ser considerada como otra forma de oscilación viajera que es capaz de avanzar incluso por el espacio vacío. Los átomos que forma un cristal vibran u oscilan en torno a las posiciones intermedias que definen los nudos de la red cristalina. Incluso en una molécula aislada, sus átomos componentes, a la temperatura ambiente, están en continua vibración interna.

Un cuerpo que realiza un movimiento vibratorio o de vaivén constituye un sistema simple cuyo estudio puede efectuarse aplicando los conceptos fundamentales sobre fuerzas, sobre movimiento y sobre energía. Su análisis engloba, por tanto, lo esencial de la mecánica, pero, además, sirve de base para comprender el comportamiento de otros fenómenos y sistemas físicos más complejos.

Las figuras de Lissajous

Cuando dos movimientos armónicos simples de direcciones perpendiculares se superponen, resulta un movimiento plano cuya trayectoria es la composición de ambas trayectorias rectilíneas. Estas formas reciben el nombre de figuras de Lissajous

Las figuras de Lissajous consisten en unas formas descubiertas por el físico francés Jules Antoine Lissajous en 1857, cuando experimentaba con sonidos de diferentes frecuencias que hacían vibrar un espejo, y sobre el cual se reflejaba un rayo de luz. Este rayo era capaz de dibujar figuras cuyas formas venían determinadas por la frecuencia del sonido aplicado al espejo.

Existen actualmente espectáculos de luz basados en cañones de emisión de luz láser, que permiten reproducir figuras como las del experimento de Lissajous, y otras variadas y complejas figuras luminosas geométricas.

Interesante vídeo de un experimento para realizar figuras de Lissajous mediante una botella llena de arena y colgada de un hilo en forma de péndulo