Frecuencia natural y frecuencia de resonancia

Proyecto PERSISTAH

24 Apr 202104:11

Summary

TLDREl vídeo explica la frecuencia natural y de resonancia en sistemas de un grado de libertad, cómo se relaciona con la rigidez y masa de una estructura. Se ilustra cómo la amplitud de oscilación y la velocidad de vibración varían con la rigidez y la frecuencia de vibración. Se destaca la importancia de diseñar estructuras para evitar la resonancia con las frecuencias de los terremotos, y cómo la altura de un edificio y la distancia del epicentro afectan su susceptibilidad a diferentes frecuencias sísmicas.

Takeaways

🌊 La frecuencia natural es el número de veces que se mueve una estructura sin restricciones.
🔔 La frecuencia de resonancia es la frecuencia a la que una estructura vibra cuando está en resonancia.
📐 La fórmula de la frecuencia natural es w = √(k/m), donde k es el módulo de rigidez y m la masa.
🔩 El módulo de rigidez es la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento resultante.
🏗️ La altura de un edificio afecta su rigidez y, por tanto, su respuesta a diferentes frecuencias de vibración.
🌆 Edificios más bajos son más afectados por terremotos de alta frecuencia debido a su mayor rigidez.
🏙️ Edificios más altos son más afectados por terremotos de baja frecuencia debido a su menor rigidez.
🏛️ Para un buen diseño estructural, es ideal que la frecuencia natural del edificio esté alejada de la del terremoto.
📉 La frecuencia de las ondas sísmicas aumenta con la distancia al epicentro del terremoto.
🗼 Los edificios de 10 plantas a 100-150 km del epicentro y de 20 plantas a 300 km son más propensos a resonancia.
🌐 Este video es parte del proyecto PERSISTA, financiado por la Comisión Europea para mejorar la divulgación al público.

Q & A

¿Cuál es la frecuencia natural de un objeto?
-La frecuencia natural es el número de veces que se mueve una estructura cuando no está sometida a ninguna restricción, es decir, la forma en que vibra de manera natural cualquier objeto.
¿Qué es la frecuencia de resonancia?
-La frecuencia de resonancia es la que se repite de forma continuada y es la que determina la vibración de una estructura cuando está vibrando con esa frecuencia específica.
¿Cómo se define la rigidez en un sistema de un grado de libertad?
-El módulo de rigidez es un valor importante que representa la relación entre la fuerza que se aplica y el desplazamiento que en consecuencia se produce.
¿Cómo se relaciona la rigidez con la frecuencia de vibración?
-Si la frecuencia de vibración es baja, la rigidez es menor y la oscilación es lenta. Si la frecuencia es alta, el oscilador será más rígido y la oscilación será muy rápida.
¿Cómo afecta la altura de un edificio a su respuesta ante un terremoto?
-Un edificio con poca altura se verá más afectado por un terremoto de frecuencia alta, ya que su masa está más cerca del suelo y su estructura tiene un mayor grado de rigidez.
¿Por qué los edificios más altos se ven afectados por terremotos de frecuencias bajas?
-Los edificios más altos tienen una rigidez menor debido a que la estructura es más esbelta, por lo que se ven afectados por terremotos de frecuencias bajas.
¿Cuál es la relación entre la distancia del epicentro de un terremoto y la frecuencia de las ondas sísmicas?
-Cuanto más se aleja la onda sísmica del epicentro del terremoto, el período de vibración aumenta y la onda sísmica se hace más larga.
¿Cómo se puede evitar que un edificio entre en resonancia durante un terremoto?
-Para realizar un buen diseño estructural, lo ideal es que la frecuencia natural del edificio se aleje lo más posible de la frecuencia del terremoto para evitar que los movimientos se amplifiquen y puedan llegar al colapso de la estructura.
¿Cuál es la relación entre la altura de un edificio y su número de plantas en relación con la resonancia?
-La vibración crece de forma lineal con la altura en una relación aproximada de periodo en segundos igual a 01 n siendo en el número de plantas.
¿Por qué los edificios de 10 plantas a 100 o 150 kilómetros del epicentro son propensos a entrar en resonancia?
-Los edificios de 10 plantas situados a unos 100 o 150 kilómetros de distancia del epicentro son más propensos a entrar en resonancia porque el periodo de vibración con frecuencias altas suele ser de un segundo.
¿Cuál es el proyecto al que se refiere el guionista?
-El proyecto al que se refiere es 'Persista', un proyecto europeo de la convocatoria Interreg POCTEP financiado por la Comisión Europea a través de los Fondos Europeos de Desarrollo Regional.

Outlines

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🏗️ Frequencies and Structural Resonance

Este párrafo explica la relación entre la frecuencia natural y la de resonancia en sistemas de un grado de libertad. La frecuencia natural es la velocidad a la que se mueve una estructura sin restricciones, y la frecuencia de resonancia es aquella a la que vibran cuando se excita. Se describe cómo la amplitud de la vibración se ve afectada por la rigidez y la masa del sistema. Se menciona que los edificios de menor altura son más susceptibles a las ondas sísmicas de alta frecuencia, mientras que los más altos lo son a las de baja frecuencia. Se enfatiza la importancia de diseñar estructuras para que sus frecuencias naturales no coincidan con las de los terremotos para evitar la resonancia y el colapso.

Mindmap

Keywords

💡frecuencia natural

La frecuencia natural es el número de veces que se mueve una estructura sin restricciones externas, es la forma en que vibra de manera natural cualquier objeto. En el vídeo, se relaciona con la manera en que los edificios responden a los terremotos, indicando que cuanto más alejada esté la frecuencia natural de un edificio de la frecuencia de un terremoto, menos probable es que entre en resonancia.

💡resonancia

La resonancia es el fenómeno por el cual una estructura vibra con mayor amplitud cuando se encuentra en la misma frecuencia que una fuente de vibración externa. En el vídeo, se menciona que si la frecuencia natural de un edificio coincide con la de un terremoto, puede entrar en resonancia, lo que podría llevar al colapso de la estructura.

💡grado de libertad

Un sistema de un grado de libertad es aquel que puede tener movimiento en una sola dirección o eje. En el contexto del vídeo, se utiliza para describir los osciladores, que son dispositivos de medida que sirven para ilustrar cómo la rigidez y la masa afectan la frecuencia natural de un objeto.

💡módulo de rigidez

El módulo de rigidez (k) es una medida de la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento que resulta. En el vídeo, se destaca como un factor clave en la ecuación de la frecuencia natural (w = sqrt(k/m)), donde un módulo de rigidez más alto indica una estructura más rígida.

💡oscilador

Un oscilador es un dispositivo que muestra la amplitud del movimiento en un sistema de un grado de libertad. En el vídeo, se utilizan para demostrar cómo la frecuencia de vibración y la rigidez afectan el movimiento de una estructura, como un edificio durante un terremoto.

💡amplitud

La amplitud representa el valor máximo de desplazamiento de un objeto en movimiento oscilatorio desde su posición de equilibrio. En el vídeo, se menciona que si la frecuencia de vibración es baja, la amplitud de los osciladores es menor, lo que indica una rigidez menor y oscilaciones más lentas.

💡frecuencia de vibración

La frecuencia de vibración es la velocidad a la que se producen las vibraciones. En el vídeo, se explica cómo una frecuencia de vibración alta indica un oscilador más rígido y oscilaciones más rápidas, lo cual es relevante para entender cómo los edificios de diferentes alturas responden a diferentes frecuencias de terremotos.

💡edificios y terremotos

El vídeo discute cómo los edificios de diferentes alturas y rigidez responden a terremotos de diferentes frecuencias. Se menciona que los edificios más bajos pueden verse más afectados por terremotos de alta frecuencia, mientras que los edificios más altos pueden verse afectados por terremotos de baja frecuencia.

💡diseño estructural

El diseño estructural se refiere a la planificación y el cálculo de la estructura de un edificio para que sea estable y resistente a diferentes tipos de cargas, incluidos los terremotos. En el vídeo, se enfatiza la importancia de diseñar edificios con frecuencias naturales que se alejen de las frecuencias de los terremotos para prevenir la resonancia.

💡onda sísmica

La onda sísmica es una onda de movimiento que se produce durante un terremoto. En el vídeo, se explica cómo la longitud de la onda sísmica aumenta con la distancia del epicentro, lo que afecta la respuesta de los edificios a los terremotos a diferentes distancias del epicentro.

💡PERIODO

El período es el tiempo que toma un objeto para completar una vibración. En el vídeo, se establece una relación entre el número de plantas de un edificio y el período de vibración, lo que ayuda a predecir cuáles edificios pueden entrar en resonancia en diferentes distancias del epicentro de un terremoto.

Highlights

La frecuencia natural es el número de veces que se mueve una estructura sin restricciones.

La frecuencia de resonancia es cuando una estructura vibra con una frecuencia específica continuada.

La fórmula de la frecuencia es w igual a raíz de k partido de m, donde k es el módulo de rigidez y m la masa.

El módulo de rigidez es la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento resultante.

Los osciladores de un solo grado de libertad muestran la relación entre la amplitud del movimiento y la rigidez.

Si la frecuencia de vibración es baja, la rigidez es menor y la oscilación es lenta.

Una frecuencia de vibración intermedia indica una estructura más rígida y oscilación más rápida.

Edificios con poca altura son más afectados por terremotos de alta frecuencia.

Edificios más altos se ven afectados por terremotos de frecuencias bajas debido a su menor rigidez.

El diseño estructural ideal es que la frecuencia natural del edificio se aleje de la del terremoto.

Si la frecuencia natural coincide con la del terremoto, el edificio puede entrar en resonancia.

Edificios de 10 plantas a 100-150 km del epicentro son propensos a resonancia con frecuencias altas.

A 300 km, edificios de 20 plantas son más afectados por vibraciones con frecuencias alrededor de dos segundos.

La vibración aumenta linealmente con la altura, con un periodo en segundos igual a 01 n, siendo n el número de plantas.

Los terremotos tienen una relación con la frecuencia; a medida que la onda sísmica se aleja del epicentro, su período de vibración aumenta.

Los edificios más bajos se ven afectados más cerca del epicentro, mientras que los altos, alejados del epicentro.

El proyecto PERSISTA tiene como objetivo mejorar la divulgación al público en general sobre la relación entre estructuras y terremotos.

El proyecto PERSISTA es un proyecto europeo financiado por la Comisión Europea a través de los Fondos Europeos de Desarrollo Regional.