Guia Ondas

Guía FS-200 II-2014 Catedrático: Jacinto Pinto

26-Junio-2014

1. El extremo de una cuerda está atado a un soporte fijo en la boca de una mina vertical de 80 m de profundidad
(como se muestra en la figura 1). La cuerda esta bajo tensión debido a una caja con minerales de 20 kg atada en
el otro extremo. La masa de la cuerda es de 2 kg. Un geólogo que está abajo envía señales a su compañerotirando lateralmente de la cuerda.
a) ¿Con que rapidez viaja la onda en la cuerda?
b) Si a la cuerda se le imparte un MAS con 2 Hz de frecuencia ¿Cuántos ciclos de la onda habrá en la cuerda?
2. Un contrabajo se construye con cuerdas de 5 m de longitud entre puntos fijos. Una cuerda tiene densidad lineal
de masa de 40 g/m y una frecuencia fundamental de 20 Hz. Calcular:
a) L a tensión en lacuerda.
b) La frecuencia y la longitud de onda del segundo armónico.
c) La ecuación de la onda en su quinto modo normal. (Déjelo expresado en función de A)
d) La posición de los antinodos en el sexto modo normal.
3. Las ondas transversales de una cuerda tienen una rapidez de 8 m/s, amplitud de 0.007 m y longitud de onda de
0.32 m. Las ondas viajan en la dirección –x, y en t=0 el extremo en x=0de la cuerda tiene su máximo
desplazamiento hacia arriba.
a) Calcule la frecuencia, periodo y número de onda.
b) Escriba la ecuación que describa esta onda.
c) Calcule el desplazamiento y velocidad transversal de una partícula en x=0.36 m en t=0.15 s
d) ¿Cuánto tiempo debe pasar después de t=0.15s para que la partícula en x=0.36m vuelva a tener su máximo
desplazamiento ?
4. La función deonda estacionaria en una cuerda está dada por: y(x,t)=4.44mmsin(32.5x)sin(754t). Para las dos
ondas viajeras que forman la estacionaria, determine:
a) La amplitud, longitud de onda, frecuencia y rapidez.
b) Determine las funciones de onda viajeras.
c) ¿Puede con la información dada, determinar en que armónico vibra la cuerda? Explique
5. Una onda sonora de moderada intensidad tiene variacionesmáximas de presión en el orden de 3.0x10-2 Pa por
arriba y por debajo de la presión atmosférica. Calcule el desplazamiento máximo correspondiente si la
frecuencia es de 1000 Hz. (En aire a presión atmosférica y densidad normales, la rapidez del sonido es 344 m/s y
el modulo volumétrico es 1.42x105 Pa.
6. Una paloma emite una potencia sonora constante. ¿Cuántos decibeles bajara el nivel sonorosi un observador
se aleja el doble de la distancia del ave?
7. La sirena de una patrulla emite una onda senoidal con una frecuencia de 300 Hz. La rapidez del sonido es de 340
m/s.
a) Calcule la longitud de onda del sonido si la sirena esta en reposo en el aire.
b) Si la sirena se mueve a 30 m/s, calcule la longitud de onda para las ondas adelante y atrás de la fuente.
c) Un receptor esta enreposo y la sirena se aleja a 30 m/s. ¿Qué frecuencia oye el receptor?
d) Si la sirena esta en reposo y el receptor se aleja a 30 m/s ¿ Qué frecuencia oye el receptor?
e) Si la sirena se aleja con una rapidez de 45 m/s, y el receptor se mueve hacia la sirena con una rapidez de 15
m/s ¿Qué frecuencia oye el receptor?
8. El concorde vuela a Mach 1.75 a 8000 m de altura, donde la rapidez delsonido es de 320 m/s ¿Cuánto tiempo
después de pasar el avión directamente arriba oiremos el trueno sónico (choque de onda)?

9. Un saco de cemento de 325 N de peso cuelga en equilibrio como se muestra en la figura 2. Donde los ángulos
θ1= 60° θ2=25°, las longitudes de los alambres son L1=50 cm y L2=70 cm y la masa de los mismos es M1=3gr y
M2=5gr respectivamente.
a) Calcule el tiempo que letarda a un pulso viajar a través de la cuerda 1.
b) Calcule el tiempo que le tarda a un pulso viajar a través de la cuerda 2.
10. Un murciélago, que se mueve a 5.00 m/s, persigue a un insecto volador. Si el murciélago emite un chillido de
40.0 kHz y recibe de vuelta un eco a 40.4 kHz, ¿a qué rapidez se mueve el insecto hacia o alejándose del
murciélago? (Considere que la rapidez del sonido en...