Ciencia

TALLER II DE FÍSICA ONDULATORIA Y ELECTROMAGNETISMO
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES.
MOVIMIENTO ONDULATORIO.
1. En t = O, un pulso de onda trasversal sobre un alambre está descrito por la función:

y=

6
x +3
2

donde x y y están en m. Escriba la función y(x, t) que describe esta onda si viaja en la dirección positiva
de las x con una rapidez de 4.5 m/s.
3. Un pulso ondulatorio queviaja y que se mueve hacia la derecha del eje x se representa por la siguiente
función de onda:

y ( x, t ) =

4
2 + ( x − 4t ) 2

donde x y y se miden en cm y t en s. Grafique la forma de la onda en f = 0, 1 y 2 s.
10. Se quiere producir ondas trasversales sobre una cuerda tensa con una rapidez de 50 m/s. Se utiliza
una cuerda de 5 m de longitud con una masa total de 0.06 kg. ¿Quétensión se requiere en la cuerda?
11. Calcule la rapidez de la onda sobre la cuerda descrita en el problema 10 si la tensión en la cuerda es
de 8 N.
12. La tensión en una cuerda de longitud 15 m es de 20 N. La rapidez medida de la onda sobre la cuerda
es de 60 m/s. Calcule la masa total de la cuerda.
13. Sobre una cuerda a una tensión de 6 N viajan ondas trasversales con una rapidez de 20 m/s.¿Qué
tensión se requiere para que la rapidez de las ondas sea de 30 m/s en la misma cuerda?
14. Se mantiene la tensión en una cuerda horizontal como se muestra en la figura 16.10. Cuando la masa
suspendida es de 3 kg la rapidez de la onda observada es de 24 m/s ¿Cuál es la densidad lineal de la
cuerda?
15. El límite elástico de un pedazo de alambre de acero es igual a 2.7 X 109 Pa. ¿Cuál es larapidez
máxima con la que se puede propagar un pulso ondulatorio a lo largo del alambre sin exceder este
esfuerzo? (La densidad del acero es de 7.86 g/cm3.)
16. Sobre un alambre de cobre en tensión con un diámetro de 1.5 mm, viajan pulsos trasversales con una
rapidez de 200 m/s. ¿Cuál es la tensión en el alambre? (La densidad del cobre está dada 8.92x103.)
17. Un alambre de acero de 30 m y unode cobre de 20 m, ambos con un diámetro de 1 mm, se conectan
extremo con extremo y se estiran a una tensión de 150 N. ¿Cuánto tiempo le toma a una onda trasversal
viajar a lo largo de los alambres?
18. Una cuerda ligera con una masa por unidad de longitud de 8 g/m tiene sus extremos fijos a dos
paredes que están separadas a una distancia igual a 3/4 de la longitud de la cuerda (véase figura16.22). Se
cuelga una masa m en el centro de la cuerda, poniendo en tensión a la cuerda, a) Encuentre una expresión
para la velocidad de una onda trasversal en la cuerda como función de la masa que cuelga, b) ¿Cuánta
masa se debe colgar para que la onda tenga una rapidez de 60 m/s?
20. Para cierta onda trasversal se observa que la distancia entre dos máximos sucesivos es de 1.2 m.
También seobserva que pasan ocho crestas, o máximos, por un punto dado a lo largo de la dirección de
propagación cada 12 s. Calcule la rapidez de la onda.
21. Una onda armónica viaja a lo largo de una cuerda. Se observa que el oscilador que produce las ondas
completa 40 vibraciones en 30 s. Además, como máximo viaja 425 cm a lo largo de la cuerda en 10 s.
¿Cuál es la longitud de onda?

22. Cuandocierto alambre vibra con una frecuencia de 4 Hz, se produce una onda trasversal con una
longitud de onda de 60 cm. Determine la rapidez de los pulsos ondulatorios a lo largo del alambre.
23. Una forma de la función de onda para una onda armónica se da en la ecuación y=ASen(kx-wt). El
desplazamiento y se expresa como función de x y de t en términos del número de onda k y de la frecuencia
angular m.Escriba las ecuaciones equivalentes en las cuales se muestre a y como función de x y t en
términos de a) k y v, b) λ y v, c) λ y f d) f y v.
35. Una cuerda estirada tiene una masa de 0.18 kg y una longitud de 3.6 m. ¿Qué potencia se debe
suministrar para generar ondas armónicas con una amplitud de 0.1 m, longitud de onda de 0.5 m y que
viajen con una rapidez de 30 m/s.
36. Un alambre de...