Prctica de Fsica Aplicada, Movimiento ondulatorio-Sonido

1. La ecuacin de cierta onda transversal es:

30.001.0202.0

xtseny

Donde, x e y se miden en metros y t en segundos. Cules son:

a) La amplitud b) La longitud de onda c) La frecuencia d) La velocidad de

propagacin de la onda?

2. Un tubo de goma de 15 m de longitud y de masa 1 est sujeto a un soporte fijo. Una cuerda atada al otro extremo del tubo pasa por una polea y sostiene un cuerpo de masa 10 kg. Si el tubo es golpeado transversalmente en un extremo. Hllese el tiempo necesario para quela perturbacin alcance el otro extremo.

3. Una onda transversal

sinusoidal, de amplitud 0.10 m y longitud de onda 2 m, se propaga de izquierda a derecha, con velocidad 1 m/s a lo largo de una cuerda tensa horizontal. Tmese el origen el extremo izquierdo de la cuerda no perturbada En el instante t=0, el extremo izquierdo de la cuerda se encuentra en el origen y movindose hacia abajo.

a) Cul es la frecuencia de la

onda? b) Cul es la ecuacin del

movimiento del extremo izquierdo de la cuerda izquierda?

c) Cul es la ecuacin de la onda?

d) Cul es la ecuacin del movimiento de un punto de la cuerda situada a 1.5 m a la derecha del origen?

e) Cul es la velocidad transversal mxima (mdulo) de cualquier punto de la cuerda?

f) Hllese la elongacin y la velocidad transversales de un punto de la cuerda, situada a 1.5 m a la derecha del origen, en el instante t=3.25 s.

4. Con tal que la amplitud sea lo suficientemente grande el odo humano puede percibir ondas longitudinales comprendidas en un intervalo de frecuencias de 20 a 20000 Hz (vibraciones por segundo) aproximadamente. Calclese las longitudes de onda correspondientes a esas frecuencias: a) Para ondas en el aire

(Vsonido=344 m/s) b) Para ondas en el agua

(Vsonido=1450 m/s)

5. A la temperatura de 27C. a) En cuntos metros por

segundo aumentar la velocidad del sonido en el aire por cada grado centgrado que se eleve la temperatura?

b) Es la misma a todas las temperaturas la razn de los incrementos de velocidad y temperatura?

6. La ecuacin de una onda transversal que avanza en una cuerda est dada por:

Estando x e y expresados en centmetros y t en segundos. Escribir la ecuacin de la onda que, al agregarla a la onda dada, produzca ondas estacionarias en la cuerda

7. Cierta cuerda de violn tiene 50

cm de largo entre sus puntos fijos y su masa de 2.0g. la cuerda toca la nota LA (440 Hz), cuando se toca sin pulsarla con los dedos, en dnde debe ponerse el dedo para tocar un DO (528 Hz)?

8. El nivel de agua de un tubo de

vidrio vertical de 1.0 m se puede ajustar a una posicin cualquiera del tubo. Exactamente sobre el extremo abierto del tubo que se coloca un diapasn cuya frecuencia es de 660 Hz (vibraciones/s). En qu posiciones del nivel del agua habr resonancia? Tmese para la velocidad del sonido vs=330 m/s

9. En la figura la cuerda # 1 tiene una densidad de masa lineal de 3.31 g/m y la cuerda # 2 tiene una densidad de masa lineal de 4.87 g/m, estn bajo tensin debido al bloque colgante M=551 g.

a) Calcule la velocidad de la

onda en cada cuerda. b) El bloque se divide ahora

en dos bloques (siendo M1+M2=M) y el aparato se modifica tal como se muestra en la figura 27 b. Hllese M1 y M2, de modo que las velocidades de la onda de las dos cuerdas sean iguales.

10. Una onda de sonido de 1.60 W/cm

2 de intensidad atraviesa

una superficie de 4.70 cm2 de

rea Cunta energa pasa por la superficie en 1 h?

11. Cierta bocina que sea una

fuente puntual emite 31.6 W de potencia acstica. A 194 m se halla un pequeo micrfono de 75.2 mm

2 de rea efectiva en

su seccin transversal. Calcule:

a. La intensidad del sonido en el micrfono.

b. La potencia que incide en el micrfono.

c. La cantidad de energa que choca contra el micrfono en 25.0 min

12. Cierto nivel de sonido se aumenta en 30 dB adicionales. Demuestre que su intensidad aumenta en un factor de 1000.

13. En una prueba de aeroplano de

propulsin a chorro subsnico vuela a una altitud de 115 m. el nivel del sonido en la tierra es de 150 dB A qu altitud debe volar el aeroplano para que el ruido en la tierra no supere los 120 dB, el umbral de dolor? Desprecie el tiempo finito necesario para que el sonido llegue al suelo.

14. Supongamos que el rumor de

una hoja genera 8.4 dB de sonido. Halle el nivel de sonido de un rbol que tenga 2,71 x 10

5 hojas.

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15. Suponga que el sonido promedio de la conversacin humana es de 65 dB Cuntas personas se necesitan para producir un sonido de 80 dB en un saln de clases donde todos hablan al mismo tiempo a 65 dB?

16. Podra usted ir manejando

hacia una luz roja con una velocidad suficiente para que viera verde?Le levantaran una infraccin por el exceso de velocidad? Tmese luz roja=6200 x 10

-10 m ; luz verde=5400 x 10

-10

m ; velocidad de la luz= 3x108

m/s

17. Un tren rpido se mueve en el aire en calma, a la velocidad de 30 m/s. La frecuencia de la nota emitida por el silbato de la locomotora es de 500 Hz Cul es la longitud de la onda de las ondas sonoras

a) Delante; y b) Detrs de la locomotora? Cul sera la frecuencia del sonido percibida por un observador inmvil c) Delante, d) Detrs de la locomotora?

Qu frecuencia percibir un viajero de otro tren que llevase una velocidad de 15 m/s y

e) Se aproximase f) Se alejase del primero.

18. Un observador que est a la

orilla del mar oye el sonido de la sirena de un barco. Cuando el observador y el barco estn en reposo, el sonido que percibe aquel corresponde a la frecuencia de 420 Hz. Cuando el barco se mueve en direccin del observador la frecuencia del sonido que este percibe es de 430 Hz. Y cuando el barco se aleja del observador, la frecuencia es de 415 Hz. Determinar la velocidad del barco en el primer y segundo caso, si la velocidad del sonido en las condiciones del experimento era igual a 330 m/s.

19. Un tren rpido se mueve a una velocidad de 30 m/s. La frecuencia de la nota emitida por el silbato de la locomotora es 500 Hz. Si sopla un viento de 9 m/s en el mismo sentido que se mueve la locomotora. Cul es la longitud de las ondas sonoras

a) Delante. b) Detrs de la locomotora?

Cul sera la frecuencia del sonido percibido por un observador inmvil:

c) Delante d) Detrs de la locomotora

Qu frecuencia percibira un viajero de otro tren que llevase una velocidad de 15 m/s, y

e) Se aproximase. f) Se alejase del primero.

Tmese para la velocidad del sonido: 344 m/s.

20. Un alambre de 5.00 m y 0.732 kg se utiliza para sostener dos postes uniformes de 235 N con igual longitud Suponga que, en esencia, el alambre es horizontal y que la rapidez del sonido es de 344 m/s. Est soplando un fuerte viento, lo que provoca que el alambre vibre en su sptimo sobretono. Cules son la frecuencia y la longitud de onda del sonido que produce el alambre?

21. Cul de las siguientes

funciones satisfacen la ecuacin:

2

2

22

2 ),(1),(

t

txy

vx

txy

a) y(x,t)=Acos(kx+t) b) y(x,t)=Asen(kx+t) c) y(x,t)=A(coskx+cost) d) Para la onda del inciso b),

escriba las ecuaciones para la velocidad y la aceleracin trasversales de una partcula en el punto x.

22. En base a lo aprendido: a) Explique por qu cualquier

onda descrita por una funcin de la forma y(x,t)=f(x-vt) se mueve en la direccin +x con rapidez v.

b) Una pulsacin de onda est descrita por :

2)( CtBtDey , donde B,C y D son constantes positivas. Calcule la rapidez de esta onda.

23. Dos pulsos se desplazan en sentidos opuestos a 1.0 cm/s en una cuerda tensada, como se ilustra en la figura. Cada cuadro representa 1.0 cm. Dibuje la forma de la cuerda al final de: a) 6s b) 7s c) 8s