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COLEGIO LA SAGRADA FAMILIA AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL

TALLER DE FISICA GRADO 11º ONDAS, FENOMENOS ONDULATORIOS Y ACUSTICA

Fecha de entrega preguntas tipo ICFES Grado 110 A, B 11/05/11

Fecha de entrega preguntas libres Grado 110 A, B 16/05/11

Fecha de entrega problemas Grado 110 A, B 23/05/11

PREGUNTAS TIPO ICFES

1. Se producen dos pulsos de ondas, de igual λ y A acercándose en direcciones

opuestas a lo largo de una cuerda, tal como lo muestra la figura.

Cuando los dos pulsos se encuentran en el trayecto XY la figura que mejor

representa la configuración de la cuerda en el trayecto es:

a) b)

b) c)

2. De acuerdo a tu respuesta si la cuerda vibra produciendo un sonido, en dicho

trayecto, ¿que debe ocurrir?

X Y

λ

λ

λ

X Y Y

X Y

Y

X Y

X

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3. En una cubeta de ondas una esferita movida por un motor toca el agua en el

punto O 10 veces por segundo generando ondas circulares que se propagan

como se muestra en la siguiente figura. En la cubeta la velocidad de

propagación de las ondas depende de la profundidad del agua.

Si se aumenta el desplazamiento vertical de la esfera es correcto afirmar que

con respecto a las anteriores las nuevas ondas generadas tienen mayor

A) Amplitud C) Longitud de onda

B) Frecuencia D) Velocidad de propagación

4. Sobre las ondas así generadas, puede decirse que

A) La longitud de onda es independiente de la profundidad del agua pero la

frecuencia varía con la profundidad

B) La frecuencia es independiente de la profundidad pero la longitud de la onda

depende de la profundidad.

C) La longitud de onda y la frecuencia dependen de la profundidad del agua en la

cubeta

D) La frecuencia y la longitud de onda son independientes de la profundidad del

agua en la cubeta.

5. Si la velocidad de propagación es de 10cm/seg, la longitud de onda será:

A) 10cm C) 1/10cm

B) 1cm D) 0,01cm

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6. La propagación del sonido está dada en los humanos en el llamada rango

audible y en los animales en los rangos de infrasonido, audible y ultrasonido.

La recepción del sonido se hace de acuerdo con el órgano auditivo del oyente y

con su estructura tanto interna como externa, de manera que Los elefantes se

pueden comunicar grandes distancias entre 3 y 4 Km, porque

A) Emiten sonidos ultrasónicos

B) Sus trompas hacen de corneta natural, llevando el sonido a grandes

distancias

C) Producen sonidos infrasónicos

D) Emiten sonidos guturales, que el receptor capta con sus grandes orejas que

le sirven como antena receptora

7. En los mamíferos acuáticos, las orejas son

A) Estructuras visibles de constitución cartilaginosa

B) Simples orificios abiertos al exterior

C) Estructuras complejas, que sirven de radar de orientación

D) Un pabellón que sobresale en la parte superior del animal

8. El sonido emitido por la bocina de un carro, es diferente en nuestro oídos,

cuando ocurre un alejamiento y cuando ocurre aproximación entre el carro y

nosotros. Para el conductor del carro esas diferencias no ocurren. Si f es la

frecuencia del sonido oído por él, fo la frecuencia oída por la persona en la

aproximación, f2 la frecuencia oída por la persona en el alejamiento, entonces

A) fo < f < f2 B) f1 > f = f2 C) fo < f > f2 D) fo > f > f2

9. En un carnaval un guitarrista viaja sobre un carro que se mueve con velocidad

constante v. Para afinar la guitarra el hombre pulsa una de las cuerdas de

manera intermitente. Las ondas sonoras producidas por los pulsos

intermitentes de la cuerda de la guitarra cuando se están afinando pueden

representarse como se observa en la gráfica. Una persona se puede ubicar en

cualquiera de los tres puntos A, B o C.

B

C

A

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La velocidad de la onda que percibe una persona es

A) Mayor en el punto A que en el punto C

B) Menor en el punto B que en el punto C

C) Mayor en el punto A que en el punto B

D) Igual en el punto A que en el punto C

10. La frecuencia de la onda que percibe una persona es

A) Mayor en el punto C que en B

B) Igual en el punto B que en C

11. Cuando el hombre cambia el traste a otro cambia la longitud de la parte de la

cuerda que vibra. Si esta longitud se reduce a la mitad, frecuencia producida

A) Aumenta el doble

B) Disminuye a la mitad

C) Disminuye en un tercio

D) Aumenta al triple

12. Si la longitud de la cuerda es L su densidad lineal es µ y la tensión es F, al

ponerla a oscilar con la frecuencia f, la cuerda presenta la onda estacionaria

mostrada en la figura.

Si se toma otra de las cuerdas de igual longitud L, tensionada por una fuerza

igual F, igualmente sujeta por su extremos pero la densidad lineal es 4µ, y se le

pone a oscilar con la misma frecuencia f, el patrón de ondas estacionarias que

se observa es el mostrado en la figura

C) Mayor en el punto A que en C

D) Mayor en el punto A que en B

L

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A) C)

B) D)

13. Si el guitarrista quiere producir un sonido más agudo debe

A) Disminuir la tensión en al cuerda sin cambiar la longitud

B) Aumentar la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión

C) Disminuir la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión

D) Cambiar la longitud de la cuerda por una más gruesa sin cambiar su longitud

14. Si el guitarrista quiere producir un sonido más grave debe

A) Disminuir la tensión en la cuerda sin cambiar la longitud

B) Aumentar la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión

C) Disminuir la longitud de la cuerda sin cambiar su tensión

D) Cambiar la longitud de la cuerda por una más gruesa sin cambiar su longitud

L

B)

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15. Se genera en la cubeta una corriente de agua en la dirección mostrada en las

figuras con una velocidad VC igual a la velocidad de propagación VP de la onda.

El diagrama que muestra mejor, la configuración de los frentes de onda un

tiempo después es

A) C)

B) D)

16. Según la teoría clásica, la luz está formada por ondas electromagnéticas cuya

velocidad, no depende del estado de movimiento de la fuente o del observador.

Mientras que el valor de la velocidad de la luz depende del medio material en el

cual se propaga, lo que conlleva cambio en la dirección de los rayos de luz, al

pasar de un medio al otro. Este es el principio físico usado en la construcción

de lentes ópticas. El diagrama muestra un frente de onda luminoso

atravesando la superficie de separación de dos medios, denominados 1 y 2.

Vc Vc

Vc Vc

λ1

1 2 λ2

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Si v es la velocidad de la luz en el medio, f si frecuencia y λ su longitud, es correcto

afirmar que

A) v1 = v2 y f1 > f2 C) v1 < v2 y f1 < f2

B) v1 > v2 y f1 = f2

17. Cuando una persona se ubica a una distancia R de una fuente sonora escucha

un sonido de intensidad I; si la distancia entre la fuente y la persona se duplica

la intensidad será

A) I/4 C) I

B) I/2 D) 2I

18. De las ondas representadas en la gráfica, podemos asegurar que

A) Tienen igual amplitud y están desfasadas 900

B) Igual amplitud y sus longitudes de onda están en relación 3 : 1

C) Tienen igual fase y sus amplitudes están en relación 2 : 1

D) Tienen diferente fase y sus longitudes de onda están en relación de

2 : 4

19. La interferencia de dos ondas armónicas de la misma amplitud, frecuencia y

número de ondas depende de

A) El período

B) La longitud de onda

C) La diferencia de fases entre las ondas

D) La frecuencia

D) v1 > v2 y f1 > f2

I

II

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20. Si dos ondas armónicas están en fase o difieren sus fases en un múltiplo entero

de 2π, la interferencia es

A) Destructiva

B) Constructiva

C) Nula

D) Mínima

21. Cuando se produce una pulsación, la frecuencia de la pulsación es igual a

A) La diferencia de frecuencias de las dos ondas que interfieren

B) La suma de frecuencias de las dos ondas que interfieren

C) La semidiferencia de frecuencias de las dos ondas que interfieren

D) La semisuma de frecuencias de las dos ondas que interfieren

22. En el caso de un cuerda fija por ambos extremos, la condición de onda

estacionaria establece que la longitud de la cuerda es

A) Un número entero de longitudes de ondas

B) Un número entero impar de semilongitudes de onda

C) Un número entero impar de cuartos de longitud de onda

D) Un número entero de semilongitudes de onda

23. En un tubo sonoro cerrado, existe

A) Un nodo en el extremo abierto y un vientre en el extremo cerrado

B) Un nodo en el extremo cerrado y un nodo en el extremo abierto

C) Un nodo en el extremo cerrado y un vientre en el extremo abierto

D) Un vientre en el extremo abierto y un vientre en el extremo cerrado

24. Una cuerda de 60 cm de longitud cuya masa es 0,005 kg, se tensiona mediante

una fuerza de 20 N. La frecuencia fundamental de la cuerda será:

A) 40,83 Hz

B) 45,21 Hz

C) 42,42 Hz

D) 50,87 Hz

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PREGUNTAS LIBRES

1. Repetidamente introducir un dedo en un lavamanos lleno de agua producen

ondas circulares. ¿Qué le sucede a la longitud de onda si introduce el dedo más

rápidamente? ¿Qué le sucede al periodo de una onda si se incrementa su

frecuencia? ¿Qué le sucede a la longitud de onda si se incrementa la frecuencia?

2. Juan genera un pulso sencillo en un resorte estirado. ¿Cuánta más energía

necesita para producir un pulso con el doble de amplitud?

3. Las señales de radio AM tiene longitudes de onda entre 600 m y los 200 m,

mientras que las señales FM las tienen alrededor de los 3m. Explique por qué

las señales AM se pueden oír usualmente detrás de las colinas y no las de FM.

4. Si pone un oído bajo el agua en una tina, usted puede escuchar sonidos de otras

partes de la casa o del edificio donde vive. ¿Por qué esto es cierto?

5. Cuando un timbre se coloca dentro de una campana conectada a una bomba de

vacío y se remueve el aire, no se escucha sonido alguno. Explique.

6. En el siglo XIX, la gente ponía su oído sobre los rieles del ferrocarril para saber

si venía algún tren. ¿Por qué era un buen método?

7. Cuando se cronometra una carrera de 100 m, los jueces tienen la instrucción de

accionar sus cronómetros cuando vean el humo proveniente del disparo de

partida y no cuando escuchen el sonido. Explique. ¿Qué pasaría con los tiempos

cronometrados si se tomaron cuando se oye el disparo?

8. ¿El efecto Doppler se presenta para todo tipo de ondas, o sólo para algunas de

ellas?

9. Las ondas sonoras con frecuencias mayores a las que puede ser detectada por

los humanos, llamadas ultrasonidos, pueden transmitirse a través del cuerpo

humano. ¿Cómo podría usarse el ultrasonido para medir la velocidad del flujo

de la sangre en las venas o en las arterias?

10. ¿Cómo puede el sonido de una nota emitida por una cantante de ópera causar

la rotura o el vencimiento de un vaso de cristal?

11. ¿Cómo debe ser la longitud de un tubo abierto comparado con la longitud de

onda del sonido para producir la resonancia más fuerte?

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12. La velocidad del sonido se incrementa cuando la temperatura se incrementa.

Para un sonido dado, cuando la temperatura se incrementa, ¿qué sucede con:

a) la frecuencia? b) ¿la longitud de onda?

13. Si el tono de un sonido se incrementa, ¿cuáles son los cambios en: a) la

frecuencia?, b) ¿la longitud de onda?, c) ¿la amplitud de la onda?

14. La velocidad del sonido se incrementa con la temperatura. ¿La frecuencia en un

tubo cerrado se incrementará o disminuirá cuando sube la temperatura?

Suponga que la longitud del tubo no cambia.

15. Un tubo de órgano cerrado genera cierta nota. Si se destapa el tubo para

transformarlo en un tubo abierto, ¿se incrementa o disminuye el tono?

16. ¿Qué efectos puede causar la resonancia sonora en los objetos cercanos?

17. ¿Es útil o no la reverberación del sonido?

18. María esta en reposo al lado de la calle paralela a su sitio de trabajo, observa

que un auto se mueve a través ella, De acuerdo al efecto Doppler, como es la

frecuencia que ella percibe:

19. Un frente de onda que atraviesa la superficie de separación de dos medios,

denominados 1 y 2, sabemos que se refracta solo mantiene constante

_____________

20. Un sonido agudo tiene una frecuencia:________________________________________

21. La figura muestra una onda estacionaria producida por una cuerda.

El número de nodos de la onda es:

RTA:

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22. ¿Dónde es mayor la longitud de onda de una onda sonora de 340 Hz, en el aire

o en el agua del mar?

23. ¿A qué distancia se encuentra una tormenta si el trueno se oye 7 s después de

haber visto el rayo?

24. Relaciona las cualidades del sonido. Relaciona

a. Intensidad b. Tono c. Timbre

( ) Es la cualidad que depende de la forma de la onda sonora y nos permite

diferenciar los sonidos emitidos por dos focos diferentes.

( ) Es la mayor o menor energía que transportan las ondas sonoras, se pueden

clasificar en fuerte o débil.

( ) Es la mayor o menor frecuencia de la onda sonora que lo propaga, puede ser

agudo o grave

El nivel de intensidad sonora de la sirena de un barco es de 60 dB a 10 m de

distancia. Suponiendo que la sirena es un foco emisor puntual, calcula:

a) El nivel de intensidad sonora a 1 km de distancia.

b) La distancia a la que la sirena deja de ser audible.

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PROBLEMAS: mostrar el procedimiento.

1. Se hace vibrar el extremo libre de una cuerda de longitud 150cm y masa 0,5kg,

con una frecuencia de 20Hz, dando origen a una onda de amplitud 10cm. Si la

onda se propaga en la cuerda con una de 44cm, determinar:

a) A, f, T, w, µ, v, K, T (tensión), E, P

b) ¿Qué pasa con v si la A se reduce a la mitad?

c) ¿Qué condiciones deben cambiar para que en la cuerda se produzca una de

22cm?

2. La función de propagación de una onda transversal está dada por

Y(x, t) = -6cos [8π x - 50π t], donde x, y están dadas en m y t en segundos.

Determinar: A, f, K, , .

3. Para la onda representada en la figura determinar: dirección de la onda, A, , T,

w, f, K, , escribir la función de onda.

4. Una fuente sonora emite ondas con 55 W de potencia; la intensidad y el nivel

de intensidad a un 35m de distancia es:

5. La frecuencia fundamental de un tubo abierto es 1250Hz, si la velocidad de

propagación es 340m/s y la longitud del tubo es 68cm, el armónico que se

escucha es:

6. Una onda se propaga en cierto medio con una rapidez de 60cm/s, incide sobre

una superficie formando un ángulo de 55º, luego pasa a un segundo medio

donde se refracta propagándose con una rapidez de 20cm/s. El ángulo que

forma en el segundo medio es:

v y

10

t

-10

0 4 8 12 16

13

7. En el extremo de una cuerda tensa y larga, de masa 4 kg y densidad lineal 2

kg/m, se produce se produce una onda a lo largo de la cuerda de amplitud 2 m

y frecuencia 8 Hz. Si la perturbación viaja con una velocidad de 20m/s. la

energía que transporta la onda y la potencia con que se desplaza es:

8. Una fuente y un receptor se alejan cada uno a una velocidad de 60 m/s; si la

frecuencia de la fuente es 450Hz, calcular la frecuencia percibida por el

receptor.

9. Una lancha rápida se acerca a la pared vertical de un acantilado en dirección perpendicular. Con la ayuda de un aparato de medida el piloto aprecia que entre el sonido emitido por la sirena de su embarcación y el percibido tras la reflexión en la pared del acantilado se produce un salto de frecuencias de 440 Hz a 495 Hz. ¿A qué velocidad navega la lancha? (Tómese la velocidad del sonido en el aire v = 340 m/s.)

10. Ondas de agua en un lago viajan a 4,4 m en 1,8 s. El periodo de oscilación es de

1,2 s. a) ¿Cuál es la rapidez de las ondas?, b) ¿cuál es la longitud de onda de las

ondas?

11. Se emiten señales de radio AM, entre los 550 kHz hasta los 1600 kHz, y se

propagan a 3x108 m/s. a) ¿Cuál es el rango de las longitudes de onda de tales

señales?, b) El rango de frecuencia para las señales en FM está entre los 88

MHz y los 108 MHz y se propagan a la misma velocidad, ¿cuál es su rango de

longitudes de onda?

12. Una señal de un sonar en el agua posee una frecuencia de 106 Hz y una longitud

de onda de 1,5 mm. a) ¿Cuál es la velocidad de la señal en el agua?, b) ¿cuál es

su periodo?, c) ¿cuál es su periodo en el aire?

13. Una onda sonora se produce durante 0,5 s. Posee una longitud de onda de 0,7

m y una velocidad de 330 m/s. a) ¿Cuál es la frecuencia de la onda?, b) ¿cuántas

ondas completas se emiten en tal intervalo de tiempo?, c) luego de 0,5 s, ¿a qué

distancia se encuentra el frente de onda de la fuente sonora?

14. Se puede emplear ultrasonido de frecuencia 4,25 MHz para producir imágenes

del cuerpo humano. Si la velocidad del sonido en el cuerpo es la misma que en

agua salada, 1,5 km/s, ¿cuál es la longitud de onda?

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15. La ecuación para el efecto Doppler de una onda sonora con velocidad v, que

llega a un detector de movimiento es f0 = f ((v ± vo)/(v ± vf))

Un tren que se mueve hacia el detector a 31 m/s hace sonar un pito que

produce ondas de 305 Hz. Qué frecuencia se detecta por: a) ¿un tren

estacionario?, b) ¿un tren moviéndose hacia el primer tren con rapidez 21 m/s?

16. El tren del problema anterior se está alejando del detector. ¿Qué frecuencia se

detecta por: a) un tren estacionario?, b) ¿un tren que se aleja del primero con

una rapidez de 21 m/s?

17. El sonido se propaga a través de un gas a 340 m/s a la temperatura de l6 0C. Cuando la temperatura es de 127 0C, calcula la velocidad.

18. Un turista arroja una moneda al pozo de los deseos. El sonido de la moneda, al chocar contra el agua, tarda 0,5 s en ser percibida por sus oídos. Calcula:

a. La profundidad del pozo. b. El tiempo total que transcurre desde que el turista suelta la moneda hasta que

se escucha el choque.

19. Una persona está situada a una distancia de 1,1 km de otra persona. Una de ellas hace explotar un petardo y la otra mide el tiempo transcurrido, que resulta ser de 3 s.

a. Calcula el tiempo que tarda el sonido en recorrer la distancia entre ambas y

compáralo con el dato del enunciado. b. Razona si durante el desarrollo de la experiencia sopla viento a favor o en

contra. c. ¿Cuál es la velocidad del viento?

Velocidad del sonido en el aire = 340 m/s.

20. La onda acústica generada por una sirena de los bomberos tiene una frecuencia de 3600 Hz. Calcula:

a. La velocidad de propagación. b. El periodo.

21. El sonar de un barco emite señales que tardan 2 s desde que se emiten hasta

que rebotan en un banco de peces y retornan al barco.

a. ¿A qué distancia se encuentran los peces? b. ¿En qué fenómeno físico se basa el sonar?

Velocidad del sonido en el agua = 5.200 km/h.

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22. Algunos animales, como los perros y delfines, pueden percibir sonidos muy agudos de hasta de100.000 Hz de frecuencia. Calcula: El periodo de ese sonido y su longitud de onda.

Velocidad del sonido en el aire = 340 m/s.

23. Una soprano tiene un tono de 1.200 Hz. Calcula: El periodo del sonido emitido

y su longitud de onda.

24. El oído humano no percibe todos los sonidos; solo los que poseen frecuencias

comprendidas entre 20 Hz y 20.000 Hz.

a. ¿Cómo se denominan los sonidos con frecuencias superiores?

b. ¿Qué aplicaciones tienen este tipo de sonidos?

c. Calcula las longitudes de onda en que el oído humano no percibe el sonido.