TALLER FÃ SICA 11

8.
9.
dj Una onda tiene una a m p l i t u d de 2 c m , una
l o n g i t u d de onda de 10 c m y u n p e r í o d o de
1 s; a partir de esta i n f o r m a c i ó n , escribe su
f u n c i ó n de onda.
Para la onda representada en la figura 2.13
determina:
a.
amplitud.
b.
c.
F u n c i ó n de onda.
b.
15.
fe
X
(cm)
r
;-4
1)^3
sen
{4KX+
IOOKÍ)
14. ^ U n a cuerda de 109 c m de l o n g i t u d y 50 g de
masa se somete a una t e n s i ó n de 15 N . Si la
cuerda oscila c o n una frecuencia de 2,5 H z ,
determina:
L o n g i t u d de onda,
, 8
y{x,
a.
p e r í o d o de o s c i l a c i ó n .
b.
Rapidez de p r o p a g a c i ó n de la o n d a .
c.
L o n g i t u d de onda.
¿ C u á n t o debe cambiar la t e n s i ó n e n una
cuerda para que la rapidez de p r o p a g a c i ó n de
las ondas en ella se cuadruplique?
16. S5 Si la rapidez de p r o p a g a c i ó n de las ondas en
una cuerda es 8 m/s, ¿cuál es la rapidez de
p r o p a g a c i ó n de las ondas en otra cuerda del
m i s m o material y longitud de la cuerda inicial,
cuyo corte trasversal tiene la m i t a d del área de la
cuerda inicial, si están sometidas a igual t e n s i ó n ?
-8
17. I B U n a masa de 5 kg se cuelga de u n a cuerda
de 2 m de l o n g i t u d y 60 g de masa; d e t e r m i n a :
Fig. 2.13
10. 85 U n a masa u n i d a a u n resorte oscila c o n u n
m o v i m i e n t o a r m ó n i c o simple de frecuencia
5 H z ; una cuerda se une a la masa, de manera
que se produce una onda trasversal cuya l o n g i t u d de o n d a es 10 c m . Calcula su:
a.
período.
,
b.
Rapidez de p r o p a g a c i ó n .
11. ¿5 U n a o n d a tiene las siguientes características:^
l o n g i t u d de onda 50 c m ; a m p l i t u d 5 c m y
frecuencia 2 H z . Escribe la fijnción de o n d a
asociada.
12. ¿5 La ftinción de una o n d a está dada p o r
y{x,
t) = 5 sen ( 4 x - 5 / ) ; determina su:
a.
amplitud.
b.
c.
Frecuencia.
d.
Rapidez de p r o p a g a c i ó n .
y{x,t)
= 0,2 sen {2,5lx-
¡M Identifica y clasifica ondas.
la t e n s i ó n de la cuerda.
b.
La velocidad de p r o p a g a c i ó n de las ondas
en la cuerda.
c.
Si duplicamos la masa que cuelga de la
cuerda, ¿se duplica la velocidad de propag a c i ó n ? Justifica t u respuesta.
18. jB U n a onda a r m ó n i c a de frecuencia 50 H z y
a m p l i t u d 1 c m se propaga hacia la derecha, c o n
una v e l o c i d a d de 5 m/s. Escribe la e c u a c i ó n de
onda.
U n a o n d a a r m ó n i c a se propaga en u n a cuerda; si la f u n c i ó n de onda es
y{x,t)
= 0,05sen(30;c + 3 1 4 / ) , c o n x y j»;
dados en metros y / en segundos, d e t e r m i n a :
a.
en q u é d i r e c c i ó n se desplaza la o n d a .
b.
Su velocidad.
c.
Su l o n g i t u d de onda.
d.
Su frecuencia.
N ú m e r o de onda.
13. fj Representa g r á f i c a m e n t e las siguientes funciones de onda y señala, en cada gráfica, su
amplitud y longitud.
^
a.
a.
50,3/)/^
20. S J U n cable de acero tiene 120 g de masa y
10 m de l o n g i t u d . Si se aplica una t e n s i ó n de
1000 N , calcula la velocidad de p r o p a g a c i ó n de
la onda en el cable.
TALLER D E COMPETENCIAS 3
1.
51 Las ondas que se encuentran en el rango de
frecuencias en el que los sonidos son percibidos
por los seres humanos, se propagan en el aire;
si la temperatura de este es 20 ° C , determina el
intervalo de longitud de onda.
2.
31 Para la s i t u a c i ó n anterior, c ó m o se m o d i f i c a n
tus resultados si el medio de p r o p a g a c i ó n es
agua a la misma temperatura.
3.
SB Las ondas de radio son e l e c t r o m a g n é f i c a s ,
por l o que n o requieren m e d i o material para
propagarse y su rapidez de p r o p a g a c i ó n es igual
a la de la luz. Calcula la l o n g i t u d de onda de
una emisora de radio:
a.
en A M cuya frecuencia es 500 k H z .
b.
E n F M cuya frecuencia es 104,9 M H z .
4.
H J Calcula la frecuencia de una onda sonora
cuya longitud de onda es 0,08 m m , si la temperatura del aire en el que se propaga es 20 ° C .
5.
5J U n a ftaente sonora p u n t u a l emite ondas c o n
una potencia de 50 W ; traza una gráfica que
permita determinar c ó m o varía su intensidad a
medida que nos alejamos de la fuente; t o m a
distancias comprendidas entre 10 m y 500 m .
6.
51 Calcula el nivel de mtensidad de una fuente
cuya potencia es 1 k W , si estamos ubicados a
una distancia de 100 m de ella.
Responde las preguntas 7, 8. y 9. c o n base en la
siguiente i n f o r m a c i ó n .
Una l o c o m o t o r a se desplaza a 30 m / s ; su c o n d u c t o r
observa que delante hay una persona que permanece
quieta sobre la vía, por l o que decide accionar el
silbato, cuya fi-ecuencia es 300 H z .
7.
J i ¿ C u á l es la fi-ecuencia y la l o n g i t u d de onda
del sonido percibido p o r la persona que está
sobre la vía, a medida que la l o c o m o t o r a se
acerca?
8.
B ¿ C u á l es la fi-ecuencia y la l o n g i t u d de onda
del sonido percibidos p o r la persona que está
sobre la vía, a medida que la locomotora se aleja?
EDDD
U n a u t o m ó v i l está estacionado frente a u n centro
comercial; su alarma - d e 500 H z de frecuencia- se
activa p o r la c o l i s i ó n de una motocicleta contra el
auto. A l escuchar la alarma, el d u e ñ o del a u t o m ó v i l
corre hacia él c o n una rapidez de 5 m/s, y el conductor de la motocicleta emprende la h u i d a c o n
rapidez de 40 k m / h .
10.
B Calcula la frecuencia percibida p o r el d u e ñ o
del a u t o m ó v i l a medida que se acerca a este.
11.
Calcula la frecuencia percibida p o r el m o t o ciclista a medida que se aleja del auto.
12. 1^ Si el motociclista percibe una frecuencia de
380 H z , c o n q u é rapidez se está alejando del
automóvil.
13. H D e acuerdo c o n los conceptos estudiados,
explica c ó m o funciona el radar empleado p o r la
p o l i c í a para determinar c o n q u é rapidez se
desplaza u n v e h í c u l o .
14. H Si se triplica la potencia emifida p o r la fuente
sonora p u n t u a l , ¿en c u á n t o aumenta su i n t e n sidad?
15. | § Si se triplica la distancia a la cual nos u b i camos de una fliente sonora p u n t u a l , ¿ e n c u á n to d i s m i n u y e la intensidad?
16. IB Calcula el nivel de intensidad de una onda
sonora si su intensidad es lO"'' W /
.
17. lis La potencia de una fuente sonora p u n t u a l es
10 W . ¿A q u é distancia de la fiiente debe pararse
u n receptor para que el nivel de intensidad sea:
a.
50 db
b.
100 db
18. 11 La fílente sonora del sistema de sonar de u n
barco opera a una frecuencia de 50 000 H z . Si
asumimos que la temperatura del agua es 20 ° C ,
determina:
a.
la l o n g i t u d de onda de las ondas emiddas
p o r la fuente.
b.
La frecuencia que percibe una ballena que
se acerca al barco a una v e l o c i d a d de 20
9.
S J ¿ C u á l es la frecuencia que percibe el receptor
si ambos se aproximan y él se acerca a ella a
10 m/s?
km/h.
c.
La frecuencia que percibe una ballena si se
aleja del barco a la misma velocidad.
Para las preguntas del 10. al 12. emplea la siguiente
información.
H Caracteriza los sonidos de acuerdo con los elementos estudiados.
H Identifica y relaciona variables en fenómenos relacionados con el sonido.
H Resuelve problemas sobre sonido.
B Participa activamente en la resolución de problemas.
para afinarla, ¿ d e b e s apretarla o aflojarla? E x p l i ca tu respuesta.
4.
Sin apretarla ni aflojarla, ¿ c ó m o modificamos el
t o n o de una cuerda de guitarra?
5.
c.
12.
¿ C u á n t o s modos normales se pueden observar?
.
.
Q u é dimensiones debe tener u n t u b o cerrado
para p r o d u c i r la misma frecuencia del ejercicio
anterior.
La velocidad de una onda en una cuerda de 75
c m de longitud es 120 m / s ; determina su fie:
cuencia
fiindamental
y su p r i m e r sobretono.
13.
Si el t u b o es abierto, cuál debe ser su l o n g i t u d
para que su frecuencia sea igual a la de la cuerda
del ejercicio 1 1 .
6.
E l contenido a r m ó n i c o de u n oboe n o posee
a r m ó n i c o s pares, mientras que el de u n clarinete
7.
tiene tanto a r m ó n i c o s pares c o m o impares. Si
Responde las preguntas del 14. al 16. c o n base en la
queremos explicar el c o m p o r t a m i e n t o de estos
siguiente i n f o r m a c i ó n .
instrumentos empleando el m o d e l o de tubos
U n a cuerda cuyos extremos e s t á n fijos tiene una
sonoros, cuál corresponde a cada u n o .
l o n g i t u d de 4 m , su frecuencia fiindamental es 25 H z
La velocidad de p r o p a g a c i ó n en una
cuerda
y la a m p l i t u d es 5 m m .
vibrante es 150 m / s ; si su fi-ecuencia fiindamen-
8.
tal es 300 H z , ¿cuál es la distancia entre nodos?
14. Calcula su l o n g i t u d de onda.
Para la cuerda del ejercicio anterior, ¿es posible
15. Calcula la distancia entre dos vientres.
ver el q u i n t o m o d o normal? Explica tu respuesta.
9.
Dos instrumentos musicales emiten una nota
de igual frecuencia y están separados una distancia de 3 m . U n observador forma con ellos un
t r i á n g u l o r e c t á n g u l o , c o m o muestra la figura
2.50. Si el observador no escucha los instrumentos, ¿cuál es la frecuencia e m i t i d a p o r ellos?
16. Escribe la f u n c i ó n de onda para este caso.
Las preguntas del 17 al 20. se responden c o n
base en la siguiente i n f o r m a c i ó n .
U n t u b o tiene 80 c m de l o n g i t u d ; si la v e l o c i d a d
del sonido es 340 m/s, calcula:
17. la frecuencia fiindamental si el t u b o está abierto
por ambos extremos.
18. La frecuencia fiindamental si el t u b o está cerrado p o r u n o de sus extremos.
19. Los dos primeros s ó b r e t e n o s si el t u b o está
abierto p o r ambos extremos y si está cerrado p o r
u n o de*sus extremos.
20. Si la temperatura disminuye a O ° C , calcula la
frecuencia
Fig. 2.50
fiindamental
y los dos p r i m e r o s
sobretonos para el t u b o abierto.
10. Calcula la frecuencia m á s baja que se puede oír
2 1 . /\naliza si el t o n o de u n t u b o de ó r g a n o se ve
en u n t u b o cerrado de 2 m de l o n g i t u d ; ¿cuál
m o d i f i c a d o c o n la temperatura. Justifica clara-
es el valor de la frecuencia si el t u b o es abierto?
mente t u respuesta.
11.
U n a cuerda de 1 m de l o n g i t u d y 10 g de masa
está sometida a una fuerza de 100 N ; calcula:
a.
la rapidez de p r o p a g a c i ó n .
b.
La frecuencia fundamental.
22. La potencia de una fuente sonora p u n t u a l es
100 W ; calcula la m á x i m a distancia a la cual nos
podemos ubicar de la fuente para que su i n t e n sidad corresponda al u m b r a l de a u d i c i ó n de los
seres humanos.