amortiguación

La amortiguación, también llamada damping, describe el proceso mediante el cual un sistema disipa parte de su energía, reduciendo la amplitud de las oscilaciones con el tiempo. En modelos lineales, se suele representar con una fuerza de fricción proporcional a la velocidad: m x'' + c x' + k x = 0, donde m es la masa, c el coeficiente de amortiguación y k la rigidez. Las magnitudes caracteristicas incluyen la frecuencia natural ω_n = sqrt(k/m) y el factor de amortiguación o razón de damping ζ = c / (2 sqrt(k m)).

Si ζ < 1, el sistema es subamortiguado y oscila con decaimiento exponencial, con frecuencia amortiguada ω_d = ω_n sqrt(1 - ζ^2). Si ζ = 1, es críticamente amortiguado; si ζ > 1, se dice sobreamortiguado. Cuanto mayor ζ, mayor rapidez de retorno sin oscilación, aunque puede exigir más energía disipable. La energía se disipa con cada ciclo de oscilación.

Existen varios mecanismos de amortiguación: amortiguación viscosa (fuerza proporcional a la velocidad), fricción de Coulomb o amortiguación seca (fuerza casi constante opuesta al movimiento), amortiguación estructural (pérdida de energía por deformación interna de materiales) y amortiguación magnética o hidráulica. En ingeniería se introduce deliberadamente mediante amortiguadores: resortes combinados con dispositivos de frenado, materiales y estructuras que disipan energía, o dispositivos activos que generan fuerzas contrarias para controlar la respuesta.

Aplicaciones: en suspensiones de vehículos y edificios para reducir vibraciones y respuestas ante sismos; en aeronáutica y maquinaria para aumentar la estabilidad; en electrónica y filtrado de señales; en acústica, materiales amortiguantes reducen el sonido. La medición y el diseño se basan en parámetros como la razón de amortiguación ζ y el decremento logarítmico para estimar el decaimiento de la amplitud.