Física primero medio Guía 03 vibraciones y sonido 02

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Liceo Industrial de San Miguel
Agustín Edwards Ross
Sector: Ciencias
Subsector: Física
Nivel: Primero Medio
Profesor: Ricardo Leal Lleuvul
Vibraciones y Sonido 02
Presentación
El siguiente material permitirá que recuerdes los conceptos de frecuencia y periodo, su
relación y sus unidades de medida.
Se abordan los contenidos de la Unidad 1.1 Vibraciones y Sonido, específicamente los
contenidos 1.1.2 Conceptos de frecuencia y periodo y 1.1.3 Unidades de medida de
frecuencia y periodo
Realiza las actividades propuestas según se indica, recuerda anotar tus respuestas en
forma clara y ordenada, subraya los contenidos relevantes, apóyate en tus apuntes de
clases y en tu texto de estudio.
Recuerda que ante cualquier consulta no tienes más que formularla por correo
[email protected], te responderé a la brevedad.
Tiempo esperado
Esta actividad deberás realizarla en un tiempo de 90 minutos (2 horas pedagógicas).
Actividades
Conocimientos previos
Responde a las siguientes preguntas (no uses material de apoyo, escribe solo lo que
recuerdes, al final de la actividad podrás corregir tus respuestas).
1. ¿Qué es frecuencia?
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2. Da dos ejemplos en donde se utilice el concepto de frecuencia
3. ¿Qué se entiende por periodo?
4. ¿Qué relación hay entre una frecuencia y periodo?
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Actividad 1
Revisa la siguiente página web en la que encontraras una simulación de un péndulo
simple, comprueba manipulando los controles la dependencia en la frecuencia y el
periodo del péndulo con la elongación en que se suelta el cuerpo, con la longitud de la
cuerda y con la masa del cuerpo
http://www.santillana.cl/fis1/fisica1u1t1.htm
(Copia el link en la barra de navegación de tu browser)
Una vez que hayas realizado el laboratorio no olvides registrar en tu cuaderno las
conclusiones que obtuviste.
Estas peguntas te pueden ser de utilidad para escribir tus
conclusiones
¿La frecuencia de oscilación del péndulo cambiaba al
modificar la longitud del péndulo?
¿La frecuencia de oscilación del péndulo cambiaba al
modificar la masa del objeto?
¿La frecuencia de oscilación del péndulo cambiaba al soltar
el cuerpo desde más alto?
¿Qué sucede con el periodo de la oscilación al aumentar la
frecuencia?
¿Qué sucede con el periodo de la oscilación al disminuir la
frecuencia?
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Actividad 2
Observa con atención el siguiente video de Youtube, el cual revisamos en las primeras
clases del año escolar, luego de ello responde a las preguntas que se presentan.
http://www.youtube.com/watch?v=o76zI0YBmMs
(Copia el link en la barra de navegación de tu browser)
1. ¿Qué es una oscilación?
2. ¿Cuál es la definición de periodo?
3. ¿En qué unidades se expresa el periodo?
4. ¿Cuál es la forma más eficiente de medir el periodo de un péndulo simple?
4
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Actividad 3
Definición de frecuencia:
Frecuencia: Cantidad de oscilaciones que se completan
por unidad de tiempo. Se simboliza con la letra f.
La frecuencia se determina contabilizando la cantidad
de oscilaciones
nes o vibraciones que se completan en una
unidad de tiempo (por ejemplo en un segundo, un
minuto, una hora, etc.)
Generalmente la frecuencia se determina contabilizando la cantidad de oscilaciones que
se completan
tan en un segundo, en estos casos la unidad de frecuencia que se utiliza es el
hertz (Hz) llamada así en honor al físico alemán Heinrich Hertz (1857 – 1894) quien
demostró la existencia de las ondas electromagnéticas.
Por lo anterior, una frecuencia de 5 Hz equivale a decir que se completan 5 oscil
oscilaciones en
un segundo, una frecuencia de 20 Hz equivale a decir que se completan 20 oscilaciones
en un segundo y así sucesivamente.
Matemáticamente se tienen las siguientes equivalencias:
Para frecuencias
ncias más grandes se utilizan prefijos como k (kilo), M (mega), G (giga), etc. Sus
equivalencias se muestran en la siguiente tabla:
Prefijo
kilo
Mega
Giga
Símbolo
k
M
G
5
Equivalencia
1.000
1.000.000
1.000.000.000
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Así, una frecuencia de 20 kHz equivale a decir que se completan 20.000
.000 oscilaciones en un
segundo; una frecuencia
recuencia de 1,2 MHz indica que la frecuencia
frecuencia es de 1,2 Millones de Hz, es
decir,, que se completan 1.200.000 oscilaciones por segundo.
Actividad 4
Relación
ón entre frecuencia y periodo
peri
Lee con mucha atención tu texto de estudio, con ello
podrás encontrar la relación
ón que existe entre frecuencia
y periodo.
De tu texto de estudio revisa las páginas 26 y 27, realiza las actividades 7 (página 26) y 8
(página 27).
Escribe en tu cuaderno las respuestas a las preguntas que se presentan en cada actividad.
actividad
Realiza las actividades,, ante cualquier consulta
recuerda enviarme un correo para poder ayudarte.
Como se señala en el texto, la frecuencia y el periodo son magnitudes inversamente
proporcionales, es decir, si una de ellas aumenta
aumenta al doble, la otra disminuye a la mitad; si
una disminuye a la tercera parte la otra aumenta al triple,
tri
etc.
Matemáticamente,
áticamente, lo anterior se escribe como:
6
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En la práctica,
áctica, estas igualdades permiten determinar una de ellas conocida la otra, como
se ilustra en los siguientes ejemplos:
Ejemplo 1:
ón de un péndulo
péndulo es de 0,25 s (completa una oscilación
oscilaci en 0,25 s).
El periodo de oscilación
Determinar su frecuencia:
Tenemos:
tesis, si el periodo de oscilación
oscilaci de un péndulo
éndulo es de 0,25 s su frecuencia es de 4 Hz
En síntesis,
(completa 4 oscilaciones en un segundo).
Ejemplo 2:
El timbre del colegio tiene una frecuencia de 50 Hz ¿Cuál
¿Cu es su periodo
riodo de oscilación?
oscilaci
Tenemos:
En resumen, si la frecuencia del timbre del colegio es de 50
50 Hz, su periodo de oscilación
oscilaci es
de 0,02 s (el timbre golpea la campanilla casa 0,02 s).
Ejemplo 3:
Un péndulo
éndulo completa 10 oscilaciones en 5 segundos. Determine su frecuencia y periodo.
Como se completan 10 oscilaciones en 5 segundos tenemos:
7
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En conclusión,
ón, la frecuencia es de 2 Hz (completa 2 oscilaciones por segundo) y el periodo es de
0,5 s (demora 0,5 s en completar cada oscilaci
oscilación).
8
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Autoevaluación
Una vez que hayas realizado cada una de las actividades responde a cada una de las
siguientes preguntas.
Si tienes 10 de las 14 preguntas correctas es que aprendiste
bien y podrás abordar la siguiente guía.
Revisa las alternativas correctas al final de este documento.
Recuerda que te estás preparando para un examen, si
respondes las preguntas al azar te estás engañando tú
mismo.
¿Cuál NO es una unidad de periodo?
1.
Ⓐ
Segundo
Ⓑ
Minuto
Ⓒ
hertz
Ⓓ
Hora
El enunciado “Tiempo que tarda un objeto en completar un ciclo” corresponde a la definición
de:
2.
Ⓐ
Amplitud
Ⓑ
Oscilación
Ⓒ
Periodo
Ⓓ
Frecuencia
La unidad que de frecuencia hertz (Hz) equivale a:
3.
I.
1/s
II.
Oscilación/s
-1
III.
s
Es(son) correcta(s):
Ⓐ
Sólo I y II
Ⓑ
Sólo II y III
Ⓒ
Sólo I y III
Ⓓ
I, II y III
9
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4.
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Si la frecuencia de un objeto que está vibrando es de 20 kHz indica que completa…
Ⓐ
20 ciclos en un segundo
Ⓑ
20 ciclos en un minuto
Ⓒ
20.000 ciclos en un segundo
Ⓓ
20.000 ciclos en un minuto
En la figura, representa(n) a la amplitud del péndulo
5.
Ⓐ
Sólo 1
Ⓑ
Sólo 2
Ⓒ
Sólo 3
Ⓓ
Sólo 1 y 3
Un péndulo completa 8 ciclos en 5 segundos, si la masa del péndulo se reduce a la mitad y se
registra el tiempo que tarda en recorrer 8 ciclos, al respecto se puede afirmar que tarda
6.
Ⓐ
Menos de 5 segundos
Ⓑ
5 segundos
Ⓒ
Más de 5 segundos
Ⓓ
No se puede determinar si no se conoce la amplitud de la oscilación
Un péndulo tarda 10 segundos en completar 30 ciclos cuando la amplitud es de 8 cm. Si ahora
la amplitud cambia a 4 cm el tiempo que tarda en completar 30 ciclos, expresada en segundos
es:
7.
Ⓐ
5
Ⓑ
10
Ⓒ
20
Ⓓ
30
¿De cuál(es) de las siguientes magnitudes depende(n) el periodo y frecuencia de un péndulo?
I.
Masa del péndulo
II.
Largo del Péndulo
III.
Amplitud de la oscilación
Es(son) verdadera(s):
8.
Ⓐ
Sólo I
Ⓑ
Sólo II
Ⓒ
Sólo III
Ⓓ
Sólo I y III
10
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Si la amplitud de un péndulo es de 20 cm, el recorrido que realiza en un ciclo, expresado en
centímetros es:
9.
Ⓐ
10
Ⓑ
20
Ⓒ
40
Ⓓ
80
Un péndulo completa 50 ciclos en 10 segundos, entonces su frecuencia es:
10.
Ⓐ
0,2 s
Ⓑ
0,2 Hz
Ⓒ
5s
Ⓓ
5 Hz
Un resorte se estira y se acorta completando 12 ciclos en un tiempo de 3 segundos, se deduce
con esta información que su periodo es:
11.
Ⓐ
0,25 s
Ⓑ
0,25 Hz
Ⓒ
4s
Ⓓ
4 Hz
Si la frecuencia con la que vibra un péndulo es de 10 Hz, su periodo es:
12.
Ⓐ
10 Hz
Ⓑ
10 s
Ⓒ
0,1 Hz
Ⓓ
0,1 s
El periodo de una regla que se encuentra vibrando es de 2 s, entonces su frecuencia es de
13.
Ⓐ
0,5 s
Ⓑ
0,5 Hz
Ⓒ
2s
Ⓓ
2 Hz
11
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Dos péndulos A y B están oscilando, si la frecuencia del péndulo A es mayor que la del péndulo
B se puede deducir con ello que
14.
Ⓐ
La masa del Péndulo A es mayor que la de B
Ⓑ
La masa del Péndulo A es menor que la de B
Ⓒ
La longitud del Péndulo A es mayor que la de B
Ⓓ
La longitud del Péndulo A es menor que la de B
Respuestas de Autoevaluación
Pregunta
1
Alternativa correcta
2
Ⓒ
3
Ⓓ
4
Ⓒ
5
Ⓓ
6
Ⓑ
7
Ⓑ
8
Ⓑ
9
Ⓓ
10
Ⓓ
11
Ⓐ
12
Ⓓ
13
Ⓑ
14
Ⓓ
Ⓒ
12
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Imagenesgrafia
Captura de http://www.santillana.cl/fis1/fisica1u1t1.htm
Información: Imagen prediseñada de Microsoft Word 2010
Nombre: 00198572.wmf
Catálogo: http://office.microsoft.com
Captura de pantalla de video http://www.youtube.com/watch?v=o76zI0YBmMs
Portada del texto escolar de física de Primero medio
http://portal.textosescolares.cl/catalogo_2010_pub/CatalogoTextos.html#
Información: Imagen prediseñada de Microsoft Word 2010
Nombre: 00341834.jpg
Catálogo: http://office.microsoft.com
Modificada de:
http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/tiemposdecambio/Pendulototal-small.png
Webgrafía
http://www.santillana.cl/fis1/fisica1u1t1.htm
http://www.youtube.com/watch?v=o76zI0YBmMs
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Bibliografía
Herrera M, Moncada F y Valdés P. Texto del Estudiante Física 1° Educación Media,
Editorial Santillana, Santiago de Chile, 2009.
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