Analogías, Impedancia y Componentes en Sistemas Mecánicos y Acústicos

Analogías en Sistemas Mecánicos y Acústicos

Las analogías estudian los sistemas mecánicos y acústicos a partir de circuitos equivalentes. Los tipos de variables dependen de la analogía elegida: ATI (Analogía Tensión-Intensidad) y ATM (Analogía Tensión-Movilidad).

• En ATM, se mide la velocidad sin perturbar el funcionamiento; se relaciona con la tensión.
• En ATI, se mide la fuerza y se relaciona con la corriente.

Impedancia y Movilidad Mecánica

Impedancia mecánica (Zm): Es el cociente entre la fuerza y la velocidad en un punto de un dispositivo mecánico.

Movilidad mecánica: Es la inversa de la Zm. Es decir, el cociente de la velocidad a la fuerza en un punto determinado de un dispositivo mecánico.

Componentes Mecánicos

Masa mecánica: Es la cantidad física que se acelera mediante una fuerza. Necesita una conexión con la fuerza para moverse. La fuerza actúa en referencia a la tierra.

Compliancia mecánica: Se asocia con la energía mecánica potencial. Es la recíproca de la constante elástica de un resorte. Se opone a todo cambio en el valor de la fuerza en sus extremos y se corresponde con la ley de Hooke.

Resistencia mecánica: Es una estructura que, accionada por una fuerza, se mueve con velocidad proporcional a la fuerza. La unidad es el ohmio mecánico (Ω). La recíproca es la responsabilidad y la unidad es el mohm.

Generadores y Palancas Mecánicas

Generadores Mecánicos

Existen dos tipos:

• De velocidad constante: Se representa como un motor poderoso asociado con un mecanismo de manivela.
• De fuerza constante: Se representa como un transductor. En el primario se mantiene una corriente de amplitud constante. Produce una fuerza (f) igual al producto de la corriente (i) por la densidad de flujo.

Palancas

Una palanca es una barra sin peso que descansa sobre un punto de apoyo inmóvil. Al aplicar una fuerza hacia abajo en un extremo, aparece en el otro una fuerza hacia arriba.

Conceptos Acústicos

Po: Es la presión que existe en ausencia de ondas sonoras y es la presión atmosférica normal.

Velocidad de volumen: Es el gas desplazado por segundo.

Impedancia acústica (Za): Es la relación que existe entre la impedancia mecánica y la acústica. Es la superficie del sistema acústico que se somete a presión elevada al cuadrado. La parte real de Za representa las pérdidas disipativas cuando hay movimiento viscoso.

Componentes Acústicos

Masa acústica: Es la parte imaginaria positiva de la impedancia acústica. Es proporcional a la masa de aire en el interior de un elemento; representa la capacidad de un fluido para almacenar energía. Se opone a todo cambio en la velocidad de volumen de la masa de aire.

Compliancia acústica: Es la parte imaginaria negativa de la impedancia acústica. Presenta cierta elasticidad cuando los componentes son comprimidos. Está asociada con la energía acústica potencial y se opone a todo cambio en la presión que se aplica. Se asocia a un volumen de aire acelerado que se comprime sin desplazamiento.

Resistencia acústica: Representa las pérdidas disipativas cuando hay movimiento viscoso de gas a través de una malla o tubo. Es una cantidad constante. Se mide en [N·seg/m⁵]. La recíproca es la responsabilidad.