Fisica

FUNCIÓN DE ONDA

1.- Un movimiento ondulatorio se propaga según la ecuación: s (x,t) = sen (5,0·x-4,0·t) en la que el tiempo viene medido en segundos y el espacio en centímetros. Obtener:
a) la amplitud de la oscilación
b) el periodo
c) la frecuencia
d) la frecuencia angular
e) la longitud de onda
f) la velocidad de propagación.
Sol: a) A = 1,0 cm b) T = 1,6 s c) ν =0,63 Hz d) ω = 4,0 rad/s e) λ = 1,3 cm f) v = 0,80 cm/s

2.- Una onda armónica de 10 m de amplitud se propaga de izquierda a derecha con un periodo T=12 s. Calcular:
a) la elongación en el origen tras un tiempo t = 1,0 s si para t = 0 s, y = 0 m.
b) la longitud de onda considerando que la velocidad de propagación de la onda es de 4,2 cm/s.
Sol: a) y = - 5,0 m b) λ = 50 cm3.- Un movimiento ondulatorio se propaga en una cuerda siguiendo la ecuación:
y(x,t) = 25 sen π(0,80·t –1,25·x) donde el tiempo se expresa en segundos y el espacio en centímetros. Calcular:
a) la amplitud de la onda
b) el periodo
c) la frecuencia
d) la frecuencia angular
e) la longitud de onda
f) la velocidad de propagación de la onda
g) el número de onda
h) la velocidad transversal máximade las partículas del medio.
Sol: a) A= 25 cm b) T= 2,5 s c) ν= 0,40 Hz d) ω= 2,5 rad/s e) λ= 1,6 cm f) vx= 0,64 cm/s g) k= 3,9 cm-1 h) vy= 63 cm/s.


4.- Determinar la ecuación de una onda armónica que se propaga en el sentido negativo del eje OX con una velocidad de 900 m/s, siendo su frecuencia de 400 Hz, su amplitud de 0,020 m y sabiendo que en x = 0,0 m y t = 0,0 s, laseparación de la posición de una partícula del medio respecto a su posición de equilibrio vale 0,020 m.
Sol: y (x,t) = 0,020 cos 2π(0,44·x + 400·t) m = 0,020 sin (0,88π·x + 800π·t + π/2) m

5.- El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 Hz y 20 kHz. Si la velocidad de propagación del sonido en el aire es 330 m/s (T = 0 ºC ), ¿cuáles son las longitudes deonda de los sonidos extremos?
Sol: λ (20 Hz) = 1,7 m; λ (20 kHz) = 1,7 mm


VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN

6.- Una cuerda está atada por un extremo a la pared y por el otro a un diapasón impulsado eléctricamente que vibra perpendicularmente a la longitud de la cuerda con una frecuencia de 60 Hz. El peso de la cuerda es de 0,43 N y su longitud es 0,91 m. Determinar a qué tensión debe someterse lacuerda para que vibre con una longitud de onda de 0,46 m.
Sol: F= 36 N.

7.- Calcular la velocidad del sonido en el aire a 0 ºC y 20 ºC sabiendo que su Pm es 29 g/mol
Datos: γ = 1,40, R = 0,082 atm·L/(mol·K)
Sol: v0 ºC = 331m/s ; v20 ºC = 343m/s

EFECTO DOPPLER

8.- Un murciélago emite ondas en forma de pulsos breves con una frecuencia de 80 kHz que viajan aproximadamente a la velocidaddel sonido en el aire (v = 340 m/s).
a) Si el murciélago vuela hacia un acantilado a una velocidad de 20 m/s, ¿cuál es la frecuencia de la onda que percibirá un murciélago en reposo situado en una abertura del acantilado?
b) Si se considera que la onda se refleja en el acantilado y se dirige de vuelta hacia el murciélago que vuela, ¿cuál es la frecuencia que percibe éste?
Sol: a) 85 kHz b) 90 kHz9.- Un coche de carreras se acerca a un observador en reposo, que percibe un sonido equivalente al de un motor que gira a 5100 rpm. Después de pasar se observa una disminución aparente de frecuencia de 25 Hz. ¿Cuál es la velocidad del coche?
Dato: velocidad del sonido = 340 m/s
Sol: v = 59 m/s = 211 km/h.



INTENSIDAD DE ENERGÍA, NIVEL DE INTENSIDAD DEL SONIDO

10.- Calcular laenergía que incide sobre el cuerpo humano tras estar expuesto a la radiación solar durante una hora considerando que nuestro cuerpo tiene una superficie de 1,0 m2, que la distancia de la Tierra al Sol es de 1,4·108 km, y que el Sol es una fuente puntual que emite ondas luminosas en todas las direcciones del espacio con una potencia promedio P= 3,45·1026 W. (Considerar despreciable la absorción de luz...