EDO lineales de segundo orden (oscilaciones)

Nivel UniversitarioDificultad ★★★★★Concepto⌖ Ver en el mapa

¿Qué es?

mx¨+cx˙+kx=F(t)m\ddot x + c\dot x + kx = F(t): muelles, péndulos, circuitos, suspensiones. Las raíces de la ecuación característica mr2+cr+k=0m r^2 + c r + k = 0 deciden si el sistema oscila (raíces complejas), vuelve suavemente (raíces reales) o entra en resonancia.

Fórmulas

x¨+2ζω0x˙+ω02x=0,ω0=k/m,ζ=c2km\ddot x + 2\zeta\omega_0\dot x + \omega_0^2 x = 0, \qquad \omega_0 = \sqrt{k/m}, \quad \zeta = \frac{c}{2\sqrt{km}}
x(t)=Ae−ζω0tcos⁡(ωdt+φ),ωd=ω01−ζ2  (ζ<1)x(t) = A e^{-\zeta\omega_0 t}\cos\big(\omega_d t + \varphi\big), \quad \omega_d = \omega_0\sqrt{1 - \zeta^2}\ \ (\zeta < 1)
respuesta subamortiguada

Aplicaciones en informática

  • Mecánica clásica★★★★★fundamentalFísica y simulación

    El oscilador armónico es el modelo de toda vibración pequeña alrededor de un equilibrio.

  • Control PID★★★★★frecuenteRobótica y control

    Ajustar un controlador es elegir el factor de amortiguamiento ζ\zeta del lazo cerrado: rápido y sin sobreoscilación.

  • Motores físicos★★★★★frecuenteFísica y simulación

    Muelles y amortiguadores mueven la tela, los ragdolls, el suavizado de cámara y las suspensiones de vehículos.

Dónde aparece en IA

  • Momento y Adam★★★★★avanzadaIA y machine learning

    El descenso de gradiente con momento es un oscilador amortiguado discretizado (EDO de la bola pesada) rodando por el paisaje de pérdida.

¿Dónde se utiliza?

Temas de informática a los que se llega desde aquí, con la cadena de ideas que lleva a ellos:

Esta página tiene lo esencial. Un desarrollo más completo (intuición, definición formal, ejemplo resuelto) está en camino.

↑ ↓ para navegar · ↵ · Esc