1. Una cuerda tensa tiene una masa de 0.180 Kg y una longitud de

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1. Una cuerda tensa tiene una masa de 0.180 Kg y una longitud de 3.6 m. ¿Qué energía y
potencia debe aplicarse a la cuerda para generar ondas senoidales que tengan una
amplitud de 0.1 m y desplazarse con una rapidez de 30 m/s?
2. Han de transmitirse ondas senoidales de 5 cm de amplitud a lo largo de una cuerda que tiene
una densidad lineal de masa 4 x10-2 kg/m. Si la fuente de energía entrega una potencia de 300 W y
la cuerda esta bajo una tensión de 100 N ¿Cuál es la mas alta frecuencia a la que la fuente puede
operar?
3. La función de onda en una cuerda es
y=0.35 sen ( 20 t -5 x + /4)
donde y y x están en metros y t en segundos
a)¿Cual es la rapidez de la cuerda si la densidad lineal es 17 g/m?
b) Encuentre la potencia y la energía
Ondas de sonido
1.-Suponga que usted escucha el trueno de una tormenta 16.2 s después de ver el rayo asociado.
La velocidad de las ondas sonoras en el aire es de 343 m/s y la velocidad de la luz en el aire es de
3.0 X108 m/s ¿A que distancia se encuentra usted del rayo?
R= 5.56 km
3.-Calcule la velocidad del sonido en el elemento mercurio, el cual tiene un modulo volumétrico de
aproximadamente 2.8X1010 N/m2 y una densidad de 13 600 kg/m3.
R=1430 m/s
5.-La velocidad del sonido en el aire es ν = (γP/ρ)1/2 donde γ es una constante igual a 7/5, P es la
presión del aire y ρ es la densidad del aire. Calcule la velocidad del sonido para P =1 atm =
1.013X105 Pa y ρ=1.29 kg/m3.
R=332 m/s
Ondas sonoras periódicas
(Nota: En esta sección utilice los siguientes valores según sea necesario, a menos que se
especifiquen de otra manera: la densidad de equilibrio del aire, ρ=1.29kg/m3; la velocidad del
sonido en el aire, ν=343 m/s. Además, las variaciones de presión ΔP se miden en relación con la
presión atmosférica.)
7.- Mientras usted observa la construcción de un muelle en la orilla lejana de un estuario ocurre
una explosión. Escucha el sonido en el agua 4.5 s antes de que llegue a usted por el aire. ¿Cuál es
la anchura del estuario? Sugerencia: vea la siguiente tabla. Suponga que la temperatura del aire es
de 200 C.
R=1.988 km
Tabla 17.1
Velocidad del sonido en diversos medios
Medio
V(m/s)
0
Aire(0 C)
331
Aire(200 C)
343
0
Hidrógeno (0 C)
1 286
Oxígeno
317
Helio
972
Líquidos a 250 C
Agua
1 493
Alcohol metílico
1 143
Agua de mar
1 533
Sólidos
Aluminio
5 100
Cobre
3 560
Hierro
5 130
Plomo
1 322
Hule Vulcanizado
54
9.-La velocidad del sonido en (m/s) depende de la temperatura de acuerdo con la expresión ν
=331.5+0.607 TC donde TC es la temperatura en grados Celsius. En aire seco la temperatura
disminuye cerca de 10 C por cada 150m de aumento en la altura. a) Suponiendo que este cambio
es constante hasta una altura de 9000m, ¿Cuánto tardara el sonido desde un avión que vuela
hasta 9000m al llegar al suelo en un día en el que la temperatura en la superficie es de 30 0 C? b)
Compare este valor con el tiempo que seria necesario si el aire tuviera una temperatura constante
de 300C. ¿Qué tiempo será mayor?
a) R= 27.2 s
b) R=25.7 s
Es menor en 5.30%
11.-Una onda sonora en el aire tiene una amplitud de presión igual a 4.0X10-3Pa. Calcule la
amplitud de desplazamiento de la onda a una frecuencia de 10.0 kHz.
R=1.55X10-10m
13.-Un investigador desea generar en el aire una onda sonora que tenga una amplitud de
desplazamiento igual a 5.5X10-6m. La amplitud de presión estará limitada a 8.4X10-1Pa. ¿Cuál es la
longitud de onda mínima que la onda sonora puede tener?
R=5.81 m
15.-Una onda sonora senoidal se describe por el desplazamiento s(x, t)=(2.0µm)cos[(15.7m-1)x
–(858 s-1)t]
a) Encuentre la amplitud, la longitud de onda y determine a través de que material esta viajando.
(Véase tabla 17.1). b) Determine el desplazamiento instantáneo de las moléculas en la posición
x=0.05m en t=3.0ms. c) Determine la velocidad máxima del movimiento oscilatorio de las
moléculas.
a) R=2.0 µm, 0.40 m, 54.6 m/s
mm/s
b) R= -0.433 µm
c) R=1.72
17.-Anote una expresión que describa la variación de presión como una función de la posición y el
tiempo para una onda sonora senoidal en el aire si λ=0.10m y ΔPmax =0.20 Pa.
R= (0.20Pa)sen[(62.8)x-(2.16X104)t]
Intensidad de ondas sonoras periódicas
19.-Calcule el nivel sonoro de dB de una onda sonora que tiene una intensidad de 4.0µW/m2.
R=66.0dB
21.-Demuestre que la diferencia en niveles de dB, β1 y β2, de una fuente sonora se relaciona con la
razón entre sus distancias Г1 y Г2, desde los receptores por medio de:
β2 - β1=20 log (Г1/ Г2)
23.-Un altavoz se coloca entre dos observadores separados por una distancia de 110 m, a lo largo
de la línea que los une. Si un observador registra un nivel de intensidad de 60dB y el otro registra
un nivel de intensidad 80dB, ¿A que distancia esta el altavoz de cada observador?
R= 100.0m y 10.0 m
25.-Dos pequeños altavoces emiten ondas sonoras de diferentes frecuencias. El altavoz A tiene
una salida de 1.0 mW, en tanto que el altavoz B tiene una salida de 1.5 mW. Determine el nivel de
intensidad sonora (en dB) en el punto C si a) solo el altavoz A emite sonido, b) solo el altavoz B
emite sonido, y c) ambos altavoces emiten sonido.
a) R=65.0 dB
b) R=67.8 dB
c) R=69.6 dB
Ondas esféricas y planas
27.-Un Experimento requiere una intensidad sonora de 1.2 W/m2 a una distancia de 4 m de una
altavoz. ¿Que salida de potencia requiere?
R=241 W
29.-El nivel sonoro a una distancia de 3.0 m de una fuente es de 120dB. ¿A que distancia el nivel
sonoro será a) 100dB y b) 10dB?
a) R=30.0 m
b) R=9.49X105 m
31.-Un grupo de rock esta tocando en un estudio. El sonido que sale por una puerta abierta se
dispersa uniformemente en todas las direcciones. Si el nivel sonoro de la música es de 80.0 dB a
una distancia de 5.0 m de la puerta, ¿a que distancia la música es apenas audible para una persona
con un umbral auditivo normal (0 dB)? Descarte la absorción.
R= 50.0 km
33.-Una bala disparada por un rifle se desplaza a 1.38 Mach (es decir, νs / ν =1.38). ¿Qué ángulo
forma el frente de la onda de choque con la trayectoria de la bala?
R=46.4o
35.-Un avión a reacción de combate viaja horizontalmente a 1.2 Mach (es decir, 1.2 veces la
velocidad del sonido en el aire). En el instante en el que una observadora sobre el suelo escucha la
onda de choque, ¿Cuál es el ángulo que su línea de visión forma con la horizontal cuando ella mira
el avión?
R=56.4o
37.-Al estar parado en el cruce de una calle usted escucha una frecuencia de 560 Hz proveniente
de la sirena de una patrulla que se acerca. Después de que este vehículo pasa, la frecuencia
observada de la sirena es de 480 Hz. Determine la velocidad del carro de acuerdo con estas
observaciones.
R= 26.4 km/s
39.-un tren se mueve a 20 m/s paralelo a una autopista. Un auto viaja en la misma dirección que la
del tren a 40 m/s. la bocina del auto suena 510 Hz, y el silbato del tren, a 320 Hz. a) Cuando el
carro esta detrás del tren, ¿Qué frecuencia del silbato del tren percibe un ocupante del auto?
b)Cuando el carro esta frente al tren, ¿Qué frecuencia percibe un pasajero en el tren del claxon del
carro cuando acaba de pasarlo?
a) R=338 Hz
b) R=483 Hz