martes, 3 de septiembre de 2013

LAS FUNCIONES TRIGONOMETRICAS

Las funciones trigonométricas,son las relaciones angulares las cuales  relacionan los ángulos de un triángulo  con las medidas de los lados según los principios de la trigonometría.

La trigonometría es muy fundamental en los campos de la física, astronomía, cartografía, náutica, telecomunicaciones, la representación de fenómenos periódicos, y otras muchas aplicaciones.







Aplicaciones de las funciones trigonométricas:
Las funciones trigonométricas son útiles para estudiar un movimiento vibratorio u oscilante,  como lo es el Movimiento armónico simple, la corriente alterna, la modulación y otras aplicaciones.
Como es muy amplio el campo de las aplicaciones trigonométricas vamos a hablar de las 3 aplicaciones mencionadas

lunes, 2 de septiembre de 2013

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE:

Es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, se originan cuando un cuerpo se separa de su posición de equilibrio.
Un cuerpo oscila cuando se mueve periódicamente respecto a su posición de equilibrio. El movimiento armónico simple es el más importante de los movimientos oscilatorios, pues constituye una buena aproximación a muchas de las oscilaciones que se dan en la naturaleza y es muy sencillo de describir
matemáticamente. Se llama armónico porque la ecuación que lo define es función del seno o del coseno. Por ejemplo:el de una partícula de una cuerda de guitarra en vibración, o un resorte que se ha comprimido o estirado



Evolución en el tiempo del desplazamiento, la velocidad y la aceleración en un movimiento armónico simple













 En un desplazamiento a lo largo del eje Ox, tomando el origen O en la posición de equilibrio, esta fuerza es tal que  






es constante  positiva.
es la elongación.

El signo negativo indica que en todo momento la fuerza que actúa sobre la partícula está dirigida hacía la posición de equilibrio; esto es, en dirección contraria a su elongación (la "atrae" hacia la posición de equilibrio).

El movimiento armónico simple se define en una ecuación diferencial


    Es la elongación o desplazamiento respecto al punto de equilibrio


Es la  amplitud del movimiento (elongación máxima)

Es la frecuencia angular

Es el tiempo

Es la fase inicial e indica el estado de oscilación o vibración (o fase) en el instante t = 0 de la partícula que oscila.


la frecuencia de oscilación  es





Y por lo tanto el periodo es





Amplitud y fase inicial

La amplitud y la fase inicial  se pueden calcular a partir de las condiciones iniciales del movimiento, esto es de los valores de la elongación  y de la velocidad inicial 
a)



b)

Velocidad
La velocidad instantánea de un punto material que ejecuta un movimiento armónico simple se obtiene por lo tanto derivando la posición respecto al tiempo:

Aceleración:
La aceleración es la variación de la velocidad del movimiento respecto al tiempo de espera y se obtiene por lo tanto derivado la ecuación de la velocidad respecto al tiempo de encuentro:




Corriente alterna



Es corriente alterna  en la que la magnitud y el sentido varían por ciclos. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación  Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la conexión triangular o la cuadrada.
Algunos tipos de oscilaciones periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la oscilación sinusoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:
·         La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad de  los circuitos de corriente alterna
·         Las oscilaciones periódicas no sinusoidales se pueden descomponer en suma de una serie de oscilaciones sinusoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier
·          Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica
Su transformación en otras oscilaciones de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores 


Oscilación senoidal


   Una señal sinusoidal, , 

  tensión

corriente o intensidad

Se puede expresar matemáticamente como

 es la amplitud en voltios o amperios  (también llamado valor máximo o de pico),
 la pulsación en radianes/segundo,
 el tiempo en segundos, y
 el ángulo de fase inicial en radianes.