Con il nome di impedenza meccanica si indicano diverse funzioni risposta di un sistema meccanico.

Se immaginiamo il sistema come una "scatola nera" che trasforma una grandezza oscillante ricevuta in ingresso in una diversa grandezza in uscita, la funzione risposta indica, al variare della frequenza dell'ingresso, l'ampiezza e lo sfasamento della funzione in uscita.

A seconda di come sono definiti input ed output, ovviamente otterremo diverse funzioni risposta. Per esempio in un ingranaggio possiamo essere interessati a trasformare una velocità in un'altra velocità, oppure uno spostamento in un altro spostamento, oppure una forza in uno spostamento, ecc.

Nel caso canonico l'impedenza meccanica di un sistema è definita come il rapporto tra la forza applicata in un punto, e la velocità di quel punto. Nel sistema mks essa si misura in ohm meccanici (kg/s).

Siamo in genere interessati a conoscere la risposta lineare in frequenza del sistema, e ciò significa che studiamo il moto del sistema quando vi applichiamo, come "input", una forza di piccola ampiezza, e oscillante nel tempo in modo periodico (in particolare in modo sinusoidale).

Impedenza di elementi semplici

Per una forza sinusoidale di pulsazione ${\displaystyle \omega }$ l'impedenza ha un modulo (il rapporto tra le ampiezze della forza e della velocità) e una fase (lo sfasamento tra le due). Per i tre elementi più semplici si ha:

• massa m: ${\displaystyle |Z|=m\omega }$. Per muovere una massa serve tanta più forza quanto più l'oscillazione è rapida; la velocità è in ritardo di un quarto di periodo rispetto alla forza.
• molla di costante elastica k: ${\displaystyle |Z|=k/\omega }$. La molla è "dura" alle basse frequenze e cede facilmente alle alte; la velocità è in anticipo di un quarto di periodo rispetto alla forza.
• attrito viscoso ${\displaystyle F=\gamma v}$: ${\displaystyle Z=\gamma }$, indipendente dalla frequenza; forza e velocità sono in fase. È l'unico dei tre elementi che dissipa energia.

Gli sfasamenti della massa e della molla sono opposti: quando i due elementi sono collegati, come nell'oscillatore armonico, i loro contributi si sottraggono e l'impedenza è minima alla frequenza a cui ${\displaystyle m\omega =k/\omega }$, cioè alla frequenza di risonanza.

Esempi

• Calcolo dell'impedenza dell'oscillatore armonico
• Calcolo dell'impedenza di una corda vibrante

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