Problemas. Ondas Física Grupo 2 Curso 12-13 1

eman ta zabal zazu
universidad
euskal herriko
del país vasco
unibertsitatea
Física
Grupo 2
Curso 12-13
Problemas. Ondas
1- Una antena de radar emite radiación electromagnética (c=3!108m/s) con una longitud de onda de
0.03m durante 0.5s. (a) ¿Cuál es la frecuencia de la radiación? (b) ¿Cuántas ondas completas se han
emitido durante este intervalo de tiempo? (c) Después de 0.5s, ¿a qué distancia de la antena se halla
el frente de onda?
2- Una onda luminosa tiene una frecuencia de 6!1014Hz. (a) ¿Cuál es su período? (b) ¿Cuál es su
longitud de onda en el vacío? (c) Cuando la onda entra en el agua, su velocidad se reduce al 75% de
su valor en el vacío. ¿Qué ocurre con la frecuencia y con la longitud de onda?
3- Una onda periódica se mueve a lo largo de una cuerda. El oscilador que genera la onda realiza 40
vibraciones en 30 segundos. Además, un determinado máximo se mueve 425 cm por la cuerda en
10 segundos. ¿Cuál es la longitud de onda?
4- Dos pulsos ondulatorios viajan en una cuerda (ver figura), el uno hacia el otro con velocidades
de 1m/s. Hacer un esquema de la forma de la cuerda en t=1s, 1.25s, 1.5s después del instante que se
muestra en la figura.
y (metros)
1.0
0.5
0
-0.5
0
1
2
3
x (metros)
4
5
* 5- Un diapasón de frecuencia 500Hz se aleja de un observador estacionario hacia una pared
estacionaria a 2m/s. (a) ¿Cuál es la frecuencia del sonido captado directamente por el observador?
(b) ¿Con qué frecuencia recibe éste la onda reflejada en la pared?
* 6- Un murciélago emite chillidos de corta duración a una frecuencia de 80000Hz. Si vuela hacia un
obstáculo con una velocidad de 20m/s, ¿cuál es la frecuencia de la onda reflejada que capta el
murciélago? (Febrero 2002)
* 7- Un murciélago vuela hacia un obstáculo en reposo. Emite sonidos a una frecuencia de 50000Hz
y detecta el sonido reflejado con una frecuencia de 51000Hz. ¿A qué velocidad vuela el
murciélago?
* 8- Con un medidor de flujo sanguíneo por efecto Doppler se detecta un corrimiento de frecuencia
medio de 100Hz para una frecuencia de la fuente de 5!106Hz. ¿Cuál es la velocidad media del flujo
sanguíneo en el vaso estudiado? (La velocidad del sonido en la sangre es 1570m/s.)
* 9- Una fuente de ondas sonoras se aleja de un observador con velocidad vs con respecto al aire,
mientras que el observador se aleja de la fuente con una velocidad vl con respecto al aire. Si la
frecuencia de la fuente es f0, demostrar que el observador oye una frecuencia:
" v ! vl %
f = f0 $
'
# v + vs &
* 10- A partir de los resultados del problema anterior, hallar la frecuencia del sonido percibido por un
murciélago cuando sus chillidos son reflejados por un insecto que se le aproxima con una velocidad
de 3m/s relativa al aire. Supóngase que el murciélago vuela hacia el insecto a una velocidad de
8m/s relativa al aire, y que emite sus chillidos a 50000Hz.
* 11- Un murciélago quieto emite chillidos de una frecuencia de 80KHz, y detecta sus chillidos
reflejados en un insecto en movimiento con una frecuencia de 81KHz. (Suponer que la velocidad
del sonido en el aire es 340m/s).
(a) Determinar la longitud de onda de los chillidos emitidos por el murciélago.
(b) Determinar si el insecto se acerca o se aleja del murciélago y determinar su velocidad.
(c) Si desde que el murciélago emite un chillido hasta que detecta el chillido reflejado en el insecto
pasan 10 centésimas de segundo, hallar la distancia a la que se encuentra el insecto cuando el
chillido rebota en él. (Septiembre 2000, Septiembre 2004 )
* 12- Una fuente de ondas sonoras en reposo emite con un periodo de 2 milisegundos. En un coche
que se mueve con respecto a la fuente se reciben esas ondas con una frecuencia de 450 Hz.
Suponiendo que la velocidad del sonido es 344 m/s, calcular:
(a) Frecuencia de las ondas emitidas por la fuente. (b) Determinar a qué velocidad se mueve el
coche respecto a la fuente, ¿se acerca o se aleja? (c) Determinar con qué frecuencia llegarán a la
fuente las ondas reflejadas en el coche. (Septiembre 2009)
* 13- Una fuente de ondas sonoras emite 2304 ondas completas en 4.5 segundos. Suponiendo que la
velocidad del sonido es 344 m/s , calcular:
a) La frecuencia de las ondas. b) La longitud de onda. c) Suponiendo que un observador en reposo
recibe las ondas emitidas por la fuente con una frecuencia 10 Hz menor. Determinar a qué
velocidad se mueve la fuente respecto al observador. ¿se acerca o se aleja? (Septiembre 2005)
* 14- Un estudiante de física, enfadado por no saber hacer problemas de efecto Doppler, deja caer un
diapasón vibrante de 440 Hz desde lo alto de una azotea. (a) Calcular la longitud de onda del
sonido emitido por el diapasón en reposo. (b) Determinar la velocidad del diapsón para que la
frecuencia que reciba el estudiante sea de 400 Hz, (c) En ese momento, determinar la distancia
recorrida por el diapasón. (DATOS: g= 10 m/s2, velocidad del sonido= 340 m/s) (Septiembre
2006)
* 15- Una fuente de ondas sonoras en reposo emite con una determinada frecuencia f. En un coche
que se mueve con respecto a la fuente con una velociadad vc , se reciben esas ondas con una
frecuencia de 0.8f. En un coche que se mueve en sentido contrario al anterior con una velocidad
vc/2, se reciben las ondas emitidas por la fuente con un aumento de 50Hz. Con estos datos y
suponiendo que la velocidad del sonido es 344 m/s, calcular:
a) La velocidad vc a la que se mueve el primer coche respecto a la fuente, ¿se acerca o se aleja? b)
La frecuencia f de las ondas emitidas por la fuente. c) Determinar la longitud de onda de las ondas
emitidas por la fuente. (Septiembre 2007)
* 16- Una fuente de ondas sonoras en reposo emite con una determinada frecuencia f. En un coche
que se mueve con respecto a la fuente se reciben esas ondas con una frecuencia de 640 Hz. Y las
ondas que se reflejan en el coche se reciben en la fuente con una frecuencia de 688 Hz. Suponiendo
que la velocidad del sonido es 344 m/s, calcular:
(a) la velocidad a la que se mueve el coche respecto a la fuente, ¿se acerca o se aleja?
(b) la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente,
(c) la longitud de onda de las ondas emitidas por la fuente. (Mayo 2012)
17- Si el nivel de intensidad del habla de una persona es 50dB, ¿cuál es el nivel de intensidad
cuando 10 personas como ella hablan a la vez?
Soluciones de los problemas de Ondas
1-
(a) 1010 Hz, (b) 5!109 ondas, (c) 1.5!108 m
2-
(a) 1.66!10-15 s, (b) 5!10-7 m, (c) frecuencia igual, "=3.75!10-7m
3-
31.9 cm
4-
Ver figuras:
1.0
0
t=0 s
A
0.5
0
B
0
1
2
3
4
x (metros)
B
A
1.0
A
0.5
0
1
t=1.25s
0
0
0
1
-0.5
2
2.25m
3
x (metros)
2
B
0.5
0.5
0
1
B
2
t=1s
3
A
x (metros)
t=1.5 s
3
x (metros)
5-
(a) 497.1 Hz, (b) 502.9 Hz
6-
8.988!104 Hz
7-
3.4 m/s
8-
1.57!10-2 m/s
9-
Para resolver este ejercicio se utiliza como paso intermedio un objeto que está en reposo. En
primer lugar se determina la frecuencia (f’) de las ondas que recibe dicho objeto procedentes
de la fuente que se aleja con velocidad vs, y en segundo lugar se considera al objeto referido
anteriormente como fuente de ondas de frecuencia (f’) y se determina la frecuencia (f)
observada por el receptor que se está alejando con una velocidad vl
10- 5.33!104 Hz
11- a) 4.25·10-3 m, b) Se acerca con v=2.11m/s, c) 17m
12- (a) 500 Hz, (b) 34.4m/s !124 km/h (se aleja), (c) 409.1 Hz
13- a) 512 Hz, b) 0.672 m, c) 6.85 m/s (se aleja)
14- a) 0.77 m , b) 34 m/s, c) 57.8 m
15- a) 68.8 m/s=247.7Km/h , (se aleja) b) 500 Hz, c) 68.8 cm
16- (a) 24 m/s !86.4 km/h, (b) 598.3 Hz (se acerca), (c) 57.5 cm
17- 60 dB