Física · Glosario

¿Qué es Forma canónica de segundo orden?

Definición 7.8 Física universitaria — primer año · Capítulo 7 — Regímenes transitorios: primer y segundo orden

Una magnitud x(t)x(t) es un sistema lineal de segundo orden cuando

 ⁣d2x ⁣dt2+ω0Q ⁣dx ⁣dt+ω02x=ω02x,\frac{\dd^2 x}{\dd t^2} + \frac{\omega_0}{Q}\,\frac{\dd x}{\dd t} + \omega_0^2\,x = \omega_0^2\,x_\infty ,

con ω0>0\omega_0 > 0 la frecuencia angular propia, Q>0Q > 0 el factor de calidad (adimensional) y xx_\infty el régimen permanente. También se escribe ω0/Q=2ξω0\omega_0/Q = 2\xi\omega_0, con ξ=1/2Q\xi = 1/2Q el factor de amortiguamiento.

Las dos caras del sistema de segundo orden: el circuito RLC serie (_0 = 1/√LC, Q = √L/C/R) y el conjunto masa–resorte–amortiguador (_0 = √k/m, Q = √km/). La misma ecuación y los mismos tres regímenes.
Las dos caras del sistema de segundo orden: el circuito RLC serie (ω0=1/LC\omega_0 = 1/\sqrt{LC}, Q=L/C/RQ = \sqrt{L/C}/R) y el conjunto masa–resorte–amortiguador (ω0=k/m\omega_0 = \sqrt{k/m}, Q=km/αQ = \sqrt{km}/\alpha). La misma ecuación y los mismos tres regímenes.
Respuesta a un escalón, partiendo del reposo, de un sistema de segundo orden, para tres factores de calidad. Q pequeño: una subida lenta; Q = 1/2: el retorno más rápido sin sobreoscilación; Q grande: una oscilación que dura alrededor de Q periodos.
Respuesta a un escalón, partiendo del reposo, de un sistema de segundo orden, para tres factores de calidad. QQ pequeño: una subida lenta; Q=12Q = \tfrac12: el retorno más rápido sin sobreoscilación; QQ grande: una oscilación que dura alrededor de QQ periodos.
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