Es el movimiento causado por una perturbación que se propaga a través de un medio.
Una onda transmite energía sin transportar materia.
Clasificación de las ondas
Según su naturaleza
a) Mecánicas: Son las que necesitan un medio material para propagarse, ejemplos: ondas de cuerdas y ondas sonoras como el sonido. Las ondas mecánicas no se propagan en el vacío
b) Electromagnéticos: Son las que no necesitan un medio material para propagarse pero si en el vacío. Son constituidas por cargas eléctricas oscilantes como ondas de radio, de televisión, de luz, etc.
Según su dirección de propagación
a) Unidimensional: son las que se propagan en una sola dirección como las ondas en cuerdas
b) Bidimensional: Son las que se propagan en un plano como la superficie de un lago
Según su dirección de vibración
a) Transversal: son aquellas
cuyas vibraciones son
perpendiculares a la dirección de propagación como las ondas sonoras.
b) Longitudinales: Son aquellas cuyas vibraciones coinciden con la dirección de propagación como las ondas sonoras.
Ondas periódicas
La parte elevada se denomina cresta
de la onda y la cavidad entre dos crestas se llama valle
Se llama longitud de onda ʎ a la distancia entre dos crestas consecutivas.
Se llama periodo T al tiempo necesario para que dos crestas consecutivas pasen por el mismo punto.
Como la propagación de una perturbación es un movimiento uniforme, vale la expresión:
S = V. t
Haciendo:
S = ʎ (distancia entre dos crestas consecutivas)
t = T (Periodo)
ʎ = v. T
Se llama frecuencia f al número de crestas consecutivas que pasan por mismo punto, en cada unidad de tiempo y es el inverso del periodo.
( Hertz )
La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia
La frecuencia no depende del medio de propagación de la onda
La longitud de onda y la velocidad varían con el cambio del medio de propagación
Velocidad de propagación
Sea una onda transversal en una cuerda de masa m y longitud l, conforme indica la figura:
La velocidad de propagación de una perturbación en un medio unidimensional, depende de la tracción T a la cual es sometido el medio unidimensional y de su densidad u
√
Principio de Huygens
Cada punto de una fuente de onda, en un determinado instante, es fuente de otras ondas, con las mismas características de la onda inicial.
Este principio nos indica que;
El nuevo frente de onda creada es la envolvente de las ondas secundarias oriundas de las fuentes secundarias
La distancia entre dos fuentes de onda consecutivas es la longitud de onda.
La dirección de propagación de la onda es siempre perpendicular al frente
Superposición de Ondas
Cuando dos o más ondas se propagan, simultáneamente, en un mismo medio, se dice que hay superposición de ondas y la perturbación resultante en cada punto medio, durante la superposición es igual a la suma de las perturbaciones causadas por cada onda, separadamente.
Aunque los desplazamientos de las ondas sean de sentidos contrarios, las perturbaciones se suman
Los efectos son sustraídos, pudiendo anularse, en el caso de dos perturbaciones sean invertidas
Ondas estacionarias
Una onda estacionaria se caracteriza por la amplitud variable de punto a punto, esto es, hay puntos de la cuerda que no se mueven llamados Nodos y puntos que vibran con amplitud máxima, llamados vientres.
Nota;
Es evidente que, entre los nodos los puntos de la cuerda vibran con la misma frecuencia, pero de amplitudes diferentes.
Como los nodos no se mueven, no puede haber paso de energía por ellos, no habiendo entonces, en una onda estacionaria, transporte de energía
La distancia entre dos nodos consecutivos vale ʎ/2
La distancia entre dos vientres consecutivos vale ʎ/2
La distancia entre un nodo y un vientre es ʎ/4
Interferencia
Es el efecto de la superposición de dos o más ondas.
Cuando las ondas llegan en fase, la onda resultante es máxima y, se dice que la interferencia es constructiva.
Cuando las ondas llegan en oposición de fase, los desplazamientos son de sentidos opuestos y la interferencia es destructiva.
Ondas Estacionarias en Instrumentos Musicales
Las ondas estacionarias nos permiten explicar cómo se produce el sonido en los instrumentos musicales y, además, ayudan a los fabricantes a trabajar de forma casi matemática en su construcción.
Las ondas estacionarias resultan de la interferencia y de la resonancia de ondas. Cuando ondas de igual amplitud y longitud de onda se interfieren en sentidos opuestos, se forman las ondas estacionarias, que a simple vista parecen inmóviles.
0 ¼ ¾ 5/4 7/4
Interferencia constructiva
Interferencia destructiva
Los puntos donde interfieren de manera destructiva se denominan nodos y en los que interfiere de manera no destructiva antinodos. Es muy importante hacer notar que una onda estacionaria hay dos onda, por lo que por ejemplo en la figura superior hay:
antinodos
to, o sea un periodo completo (T) o una longitud de onda
Cuando una onda se refleja en una pared experimenta un cambio de fase en /2, o sea en medio ciclo, pues esta empuja la pared hacia arriba, entonces esta se opone y genera una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario, y por ello se devuelve por "abajo"
¿Cómo se selecciona la frecuencia en los instrumentos musicales?
Suponemos que la longitud del medio, en este caso la cuerda es L, y debe cumplirse que en los extremos límites (condiciones de contorno) x=0 y x= L. Tiene que haber un nodo, es decir, una zona de ausencia de vibraciones o de mínima energía y un antinodo o punto donde la energía es máxima.
De esta manera, la longitud de onda
λ, de la primera onda estacionaria o primer armónicoque se forma es:
¿QUÉ DIFERENCIAS HAY ENTRE AM Y FM?
1. Determine la longitud de onda de un sonido de 400 Hz que se propaga con una velocidad de 240 m/s.
Datos; f = 400 Hz v = 340 m/s
2. Considere la onda
representada abajo;
4 m
Siendo el periodo de esa onda igual a 6 s Determine: Su frecuencia y la velocidad Datos:
a)
b)
3. Determine la velocidad de propagación de una onda transversal en una cuerda de 4 m de longitud y 0.02 kg de masa, bajo una tracción de 600 N.
Datos: m = 0,02 kg ; l = 4 m ; T = 400 N a) Sabemos que:
b) También
V=√ √
√ m/s
4. Una cuerda de 80 cm de longitud se pone a vibrar continuamente entre dos extremos fijos. A lo largo de toda su longitud aparecen 5 nodos y cuatro vientres. Sabiendo que la velocidad de propagación de la onda estacionaria en la cuerda es de 100 cm/s, determine:
a) La longitud de onda b) La frecuencia de vibración
Datos: l = 80 cm v = 100 cm/s
a) b) V =
5. El período de un movimiento ondulatorio que se propaga por el eje de abscisas es de 3×10-3s. La distancia entre dos puntos consecutivos cuya diferencia de fase esp/2 vale 30 cm. Calcular: a) La longitud de onda. b) La velocidad de propagación.
La diferencia de fase de dos puntos que distan una longitud de onda es 2 , luego:
. 0,30
La velocidad de propagación de la onda es:
PROBLE
Los conceptos de ondas son ahora aplicados a una onda mecánica longitudinal: El sonido. El estudio del sonido no es solo importante por si mismo, mas también porque sirve para consolidar los conocimientos sobre movimiento ondulatorio.
Las ondas sonoras tienen origen mecánico, pues son producidos por deformaciones en un medio elástico, por tanto, las ondas sonoras no se propagan en el vacío.
El aire u otro medio, en la trayectoria de una onda sonora, se tornan más denso. Las variaciones en la presión hacen que los tímpanos de nuestros oídos vibren con la misma frecuencia de onda, que produce la sensación fisiológica del sonido.
Un oído normal es excitado por ondas sonoras de frecuencias entre aproximadamente 20 Hz y 20.000 Hz. Cuando la frecuencia es menor que 20 Hz, las ondas se denominan infrasonicas y cuando son mayores que 20.000 Hz, se denominan ultrasónicas (audibles para algunos animales).
Velocidad del sonido
La velocidad del sonido en el aire a 15 ºC, es de 340 m/s, esta velocidad en el aire y en otros gases es relativamente pequeña por el paso de las moléculas que se movimentan. En los líquidos y sólidos, donde las moléculas están más próximas unas a otras, la velocidad del sonido es bien mayor que en un gas, por ejemplo, en el agua de mar a 0ºC es de 1.450 m/s y en el hierro, que es un ejemplo solido a 4.480 m/s.
Cualidades del sonido
El oído humano distingue del sonido ciertas características, denominadas cualidades y que son:
a) Altura: Es la que permite diferenciar los sonidos graves y los sonidos agudos. La altura depende de la frecuencia del sonido
El sonido será tanto más grave cuando menor fuera su frecuencia, y más agudo cuando mayor frecuencia tenga.
Se denomina intervalo entre dos sonidos de frecuencias f1 y f2,
suponiendo f2 ˃ f1, la relación:
Cuando I = 1, entonces f1 = f2, se
dice que los sonidos están en unisonó ; Otros ejemplos serian :
b) Intensidad: Es la cualidad que permite al oído diferenciar los sonidos francos y los sonidos fuertes.
La intensidad física I de una onda es el cociente entre la energía ∆E que atraviesa una superficie perpendicular a la dirección de propagación por el área de la superficie por la unidad de tiempo.
En el S.I. La energía se mide en Joule; El área en m2 y ∆t en segundos.
La mínima intensidad física que una onda sonora debe tener para que sea audible es aproximadamente 10-12 W/m2. Para medir la intensidad auditiva ,denominada nivel sonoro del sonido, debe ser utilizada una escala logarítmica.
Considerando Io a la menor intensidad
física del sonido audible( generalmente 10-12 W/m2 ) e I, la intensidad física del sonido que se quiere medir. Defínase la intensidad auditiva o nivel sonoro δ de un sonido al exponente que se debe elevar el número 10para obtener la relación I / Io,Entonces:
Por definición de logaritmos, tenemos:
Donde δ se mide en Bel, nombre dado en homenaje a Alexander Graham Bell, inventor del teléfono.
Generalmente en la práctica, medimos δ en una unidad menor, el decibel ( dB), siendo:
El barullo del tráfico en la ciudad es de 90 dB; Un conjunto de rock, usando amplificadores produce intensidades audibles de 125 dB. Una exposición prolongada a niveles de sonido mayores a 85 dB, generalmente ocasiona un daño permanente al oído.
c) Timbre: Es la cualidad que permite al oído diferenciar el sonido de misma intensidad y altura, generada por fuentes diferentes. Por ejemplo una misma nota musical emitida por un violín y un piano, producen sensaciones diferentes.
Alexander Graham Bell
(Edimburgo, Reino Unido, 1847-Beinn Bhreagh, Canadá, 1922) Científico y logopeda estadounidense de orígen escocés, inventor del teléfono. Nacido en el seno de una familia dedicada a la locución y corrección de la pronunciación, Bell fue educado junto a sus hermanos en la tradición profesional familiar. Estudió en la Royal High School de Edimburgo, y asistió a algunas clases en la Universidad de Edimburgo y el
University College londinense, pero su formación fue básicamente autodidacta.
En esta época, con la entusiasta colaboración del joven mecánico Thomas Watson y el patrocinio de los padres de George Sanders y Mabel Hubbard (con quien se acabaría casando el año 1877), dos estudiantes sordos que habían recibido clases de Bell, diseñó un aparato para interconvertir el sonido en impulsos eléctricos. El invento, denominado teléfono, fue inscrito en el registro de patentes estadounidense en 1876.
Efectos sonoros
Reflexión
Es un fenómeno que afecta a la propagación del sonido. Una onda se refleja (rebota al medio del cual proviene) cuando se encuentra con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. El tamaño del obstáculo y la longitud de onda determinan si una onda rodea el obstáculo o se refleja en la dirección de la que provenía. Si el obstáculo es pequeño en relación con la longitud de onda, el sonido lo rodeara (difracción), en cambio, si sucede lo contrario, el sonido se refleja (reflexión).
Refracción
Se trata de un fenómeno que también afecta a la propagación del sonido. Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación, cuando el sonido pasa de un medio a otro diferente. A diferencia de lo que ocurre en el fenómeno de la reflexión, en la refracción, el ángulo de refracción ya no es igual al de incidencia. La refracción se debe a que al cambiar de medio, cambia la velocidad de propagación del sonido. La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de este son homogéneas, por ejemplo, cuando de un punto a otro de un medio aumenta o disminuye la temperatura.
Efecto Doppler
Cuando la fuente que emite las ondas y el receptor están en movimiento relativo con respecto al medio material en el cual la onda se propaga, la frecuencia de las ondas recibidas es diferente de la frecuencia de las ondas emitidas por la fuente. Este fenómeno recibe el nombre de efecto Doppler en honor a su descubridor, Christian Doppler.
Ultrasonido
creen una “imagen” y se orienten en donde se encuentran.
Aplicaciones de ultrasonidos
Los ultrasonidos, son utilizados tanto en aplicaciones industriales (medición de distancias, caracterización interna de materiales, y otros), como en medicina (ver por ejemplo ecografía, fisioterapia, ). En el campo médico se le llama a equipos de ultrasonido a dispositivos tales como el Doppler fetal, el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre 2 a 3 MHz para detectar la frecuencia cardíaca fetal dentro del vientre materno.
Infrasonidos
Se denomina a toda onda acústica o sonora de muy baja frecuencia , inferior a los 20 Hz. Al quedar por debajo de la respuesta en frecuencia del oído humano fuera del espectro audible, no somos capaces de escucharlo. El infrasonido es utilizado por animales grandes como el elefante para comunicarse en amplias distancias (sonidos de 100 dB a unos pocos kilómetros a la redonda) sin problema alguno. La clave de que estos animales puedan oír a dichas distancias es la separación de sus oídos, ya que esta es directamente proporcional a la frecuencia de onda que pueden captar (en diferencia con los animales de cabezas pequeñas). Recientemente, se ha demostrado que los elefantes registran el infrasonido no sólo con sus oídos, sino también al sentir las vibraciones producidas por ellos mismos mediante sus patas, ya que sus uñas actúan como sensores conductores de sonidos de baja frecuencia.
Aplicaciones de Infrasonidos
La principal aplicación de los infrasonidos es la detección de objetos. Esto se hace debido a la escasa absorción de estas ondas en el medio, a diferencia de los ultrasonidos, como veremos. Por ejemplo una onda plana de 10 Hz se absorbe cuatro veces menos que una onda de 1000 Hz en el agua. El inconveniente es que los objetos a detectar deben ser bastante grandes ya que, a tales frecuencias, la longitud de la onda es muy grande lo cual limita el mínimo diámetro del objeto. Como ejemplo diremos que un infrasonido de 10 Hz tiene una longitud de onda de 34 m en el aire, luego los objetos a detectar deben tener un tamaño del orden de 20 m en el aire y 100 m en el agua.
Onda de choque
Es una onda de expresión abrupta producida por un objeto que viaja más rápido que la velocidad del sonido en dicho medio, que a través de diversos fenómenos produce diferencias de presión extremas y aumento de la temperatura. La onda de presión se desplaza como una onda de frente por el medio. Una de sus características es que el aumento de presión en el medio se percibe como explosiones. También se aplica el término para designar a cualquier tipo de propagación ondulatoria, y que transporta, por tanto energía a través de un medio continuo o el vacío, de tal manera que su frente de onda comportamiento un cambio abrupto de las propiedades del medio.
Aplicaciones de las ondas de choque
1. El oído humano percibe sonidos cuyas frecuencias están comprendidas entre 20 y 20000 Hertz. Calcular la longitud de onda de los sonidos extremos, si el sonido se propaga en el aire con la velocidad de 330 ms-1.
Al serl = v/n, las longitudes de onda correspondientes a los sonidos extremos que percibe el oído humano serán, respectivamente:
2. Un foco sonoro colocado bajo el agua tiene una frecuencia de 750 hertz y produce ondas de 2 m. ¿Con qué velocidad se propaga el sonido en el agua?
La velocidad de propagación viene dada por la ecuación:
4. ¿Cuál es el nivel de sensación sonora en decibelios correspondiente a una onda de intensidad 10-10 W×m-2? ¿Y de intensidad 10-2 W×m-2? (Intensidad umbral 10-12 W×m-2).
Al ser:
5. Un foco sonoro colocado bajo el
agua tiene una frecuencia de 750 Hertz y produce ondas de 2 m. ¿Con qué velocidad se propaga el sonido en el agua?
La velocidad de propagación viene dada por la ecuación:
V= λ f
V =2×750 V = 1500 m/s
PROBLE
Efecto Doppler
Como se supone que ya sabemos, se llama efecto Doppler a las variaciones aparentes en la frecuencia de una onda cualquiera (sonora, luminosa, en el agua, etcétera), causadas por el movimiento ya sea de la fuente emisora, ya sea del receptor de la onda sonora o de ambos.
A modo de recordatorio, analicemos la siguiente escena:
La moto (es la fuente sonora) emite un sonido, supongamos de 200 Hz de frecuencia, que viaja por el espacio hacia todas direcciones a una velocidad de 343 metros por segundo. A su vez, la moto lleva una velocidad propia, que supondremos de 80 km por hora (unos 22 m/s). ¿Qué sucede con los receptores respecto a la frecuencia con que perciben el sonido de la moto?
Veamos:
Todo depende de las velocidades de los involucrados.
La chica de la izquierda está en reposo, respecto a ella, el sonido debería llegar a la velocidad de 343 m/s, pero resulta que el emisor del sonido (la moto) se aleja de ella a 22 m/s; por lo tanto, a ella le llega el sonido solo a 321 m/s (343 menos
22), por lo tanto percibirá un sonido de menor frecuencia (ondas más largas, tono menos agudo).
El muchacho de la derecha camina, supongamos a 3 m/s, hacia la moto. Respecto a este muchacho, el sonido viaja hacia él a 343 m/s, más los 22 m/s de la moto y más los 3 m/s de su caminar hacia la moto; por lo tanto, percibirá un sonido de mayor frecuencia, ondas más cortas, tono más agudo).
Entendida esta relación entre las velocidades, ahora mostraremos cómo es posible obtener ecuaciones que nos permiten calcular las variaciones de frecuencia percibidas por un receptor.
Para no complicar vuestra existencia estudiantil estableceremos que la siguiente fórmula general permite hallar la frecuencia que percibirá el receptor u observador:
Dónde:
fo = frecuencia que percibe el observador (también se usa como fr o frecuencia de la señal recibida)
ff = frecuencia real que emite la fuente (también se usa como fe o frecuencia de la señal emitida)
vs = velocidad del sonido (343 m/s)
vo = velocidad del observador (también se usa como vr o velocidad del receptor)
vf = velocidad de la fuente (también se usa como ve o velocidad del emisor)
depende de si el observador se acerca o se aleja de la fuente emisora de sonido.
Importante:
Si el observador se acerca a la fuente emisora, el signo en el numerador será + (más) y simultáneamente el signo en el denominador será – (menos).
Ahora, si el observador se aleja de la fuente emisora, el signo en el numerador será – (menos) y simultáneamente el signo del denominador será + (más).
Veamos un ejemplo:
La radio emite un sonido con frecuencia de 440 Hz
El mono (perdón, el receptor u observador) camina hacia la fuente (la radio, fija) con velocidad de 20 m/s
Pregunta: ¿con qué frecuencia recibe el sonido el receptor?
Analicemos los datos que tenemos:
fo = x (desconocida): frecuencia que percibe el observador
ff = 440 Hz: frecuencia real que emite la fuente
vs = 343 m/s: velocidad del sonido
vo = 20 m/s: velocidad del observador (con signo + ya que se acerca a la fuente)
vf = 0: velocidad de la fuente (fuente en reposo)
Usemos nuestra fórmula y coloquemos los valores:
Nótese que la velocidad de la fuente (la radio) es 0 (cero) pues se haya en un lugar fijo, no tiene movimiento.
Respuesta:
El receptor (el mono) percibe el sonido con una frecuencia de 466 Hz. La clave para resolver este y otros ejercicios está en saber colocar el signo de suma o de resta a la velocidad del receptor y la del emisor.
Otro ejemplo:
La sirena de la ambulancia emite un sonido cuya frecuencia es 200 Hz. La ambulancia viaja a 80 m/s (alejándose del receptor)
El receptor (el mono) se aleja de la ambulancia a velocidad de 5 m/s (con signo – pues se aleja de la fuente) Pregunta: ¿con qué frecuencia recibe el sonido el receptor?
Hacemos lo mismo del ejemplo anterior, usamos la fórmula y ponemos los valores:
Respuesta:
El receptor (el mono) percibe el sonido con una frecuencia de 160 Hz.
Cálculo de las longitudes de onda
También se debe considerar que, por el efecto Doppler, por delante del emisor los frentes de onda se estrechan (disminuye la longitud de la onda), generando un aumento de frecuencia. Por detrás del emisor se produce el efecto contrario, los frentes de onda se separan (aumenta la longitud de la onda) y por tanto la frecuencia disminuye.
Para poder expresar con números el fenómeno descrito anteriormente, consideremos los esquemas siguientes:
En el primer caso, las perturbaciones generadas por la fuente tienen la misma frecuencia en el lugar en que se originan que en el lugar donde son percibidas. (La fuente está en reposo con respecto al observador.) En este caso la longitud de la onda es . En el segundo caso, la fuente se mueve: el observador del cual la fuente se aleja percibe las perturbaciones como si la onda tuviera la longitud (mayor longitud); el observador al cual la fuente se dirige lo hace como si su longitud fuera (menor longitud). El cálculo de estas longitudes de onda a partir de la velocidad de propagación de la onda, la velocidad de la fuente (f) y el período (tiempo T) se hace con las siguientes fórmulas:
Andreas Doppler
El efecto que lleva su nombre, el efecto
Doppler; en él se enuncia que la
frecuencia observada de una onda de
luz o sonido depende de la velocidad
relativa de la fuente respecto al
observador.
Realizó los estudios primarios en
Salzburgo y los secundarios en Linz.
Pronto llegó a manifestar un especial
talento para las matemáticas y, por
consejo de uno de sus profesores del
liceo, ingresó en el Instituto Politécnico
de Viena, que se había fundado en
1815. Allí permaneció entre 1822 y
1825, año en el que se graduó. Regresó
a Salzburgo y, poco después, continuó
sus estudios en la Universidad de
Viena, mostrando especial interés en
materias como la astronomía, mecánica
y matemáticas avanzadas. Cuando
terminó sus estudios, en 1929, fue
contratado como asistente del profesor
Burg, cuya especialidad era la mecánica
y las matemáticas. Durante los cuatro
años que estuvo ocupando este puesto
publicó cuatro artículos de tema
matemático.
Resuelvo
Trabajos en clase
Controlado: _________ / /
1) Una cuerda, de longitud igual a 1,2 m, fija en una de las extremidades, posee en otra un oscilador armónico simple y vibra, dividida en tres vientres. Sabiendo que la velocidad de pulsos en esa cuerda es 4 m/s, la frecuencia de la fuente, en hertz, es igual a:
a) 2 b) 3,3 c) 5 d) 7,5 e) 10
2) Una fuente sonora se aleja de un observador, partiendo en reposo y con aceleración constante de 2 m/s2. La velocidad del sonido en el aire vale 340 m/s. Determine el intervalo entre los sonidos recibidos en 10º y 20º segundos.
a) 1,055 b) 10,55 c) 1,55 d) 0,53 e) 15,5
3) La velocidad de las ondas producidas en un hilo de densidad 8.103kg/m3 y sección transversal de área 2.10-6m2, cuando está sometido a una fuerza de tracción de intensidad 360N es:
4) Dos sonidos tienen intensidades sonoras 10-7 W/cm2 y 10-3 W/cm3. Calcule en decibel el desnivel sonoro del segundo, en relación al primero.
a) 10 dB b) 20 dB c) 30 dB d) 40 dB e) 50 dB
5) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 528 Hz se aproxima a un observador parado con velocidad de 72 km/h. Siendo la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s, la frecuencia del sonido recibido por el observador es:
a) 280,5 Hz b) 561 Hz c) 187 Hz d) 93,5 Hz e) 56,1 Hz
6) Una fuente sonora estacionaria emite un sonido de frecuencia 340 Hz. La velocidad del sonido en el aire es de 340m/s. La velocidad con que se debe mover un observador para oír un sonido de frecuencia 360 Hz es:
7) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 1.000 Hz se aproxima a un observador con velocidad de 40m/s. El observador se aproxima a la fuente con velocidad de 5m/s. Siendo la velocidad del sonido en el aire 340 m/s, determine la frecuencia oída por el observador
a) 11,50 Hz b) 575 Hz c) 1,150 Hz d) 1150 Hz e) 383,3 Hz
8) Un observador se desplaza entre dos fuentes sonoras estacionarias que emiten sonidos de la misma frecuencia. La velocidad de sonido en el aire es 340m/s. Determine la velocidad del observador para que él tenga la sensación de que el intervalo de los sonidos recibidos es 9:8.
a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s
9) Considere una onda sonora con longitud de onda
= 1m que se propaga con una velocidad de 300m/s. La frecuencia detectada por un observador moviéndose con una velocidad de 50m/s en sentido opuesto al de la propagación de onda es:a) 300 Hz b) 350 Hz c) 175 Hz d) 87,5 Hz e) 58,3 Hz
1) Una fuente sonora se aleja de un observador, partiendo en reposo y con aceleración constante de 2m/s2.
La velocidad del sonido en el aire vale 340m/s. Determine el intervalo entre los sonidos recibidos en 10.º y en 20.º segundos.
a) 1,055 b) 10,55 c) 1,55 d) 0,53 e) 15,5
2) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 528 Hz se aproxima a un observador parado con velocidad de 72 km/h. Siendo la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s, la frecuencia del sonido recibido por el observador es:
a) 280,5 Hz b) 561 Hz c) 187 Hz d) 93,5 Hz e) 56,1 Hz
3) Una fuente sonora estacionaria emite un sonido de frecuencia 340 Hz. La velocidad del sonido en el aire es de 340m/s. La velocidad con que se debe mover un observador para oir un sonido de frecuencia 360 Hz es:
a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s
4) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 1.000 Hz se aproxima a un observador con velocidad de 40m/s. El observador se aproxima a la fuente con velocidad de 5m/s. Siendo la velocidad del
Sonido en el aire 340 m/s, determine la frecuencia oída por el observador.
a) 11,50 Hz b) 575 Hz c) 1,150 Hz d) 1150 Hz e) 383,3 Hz
5) Un observador se desplaza entre dos fuentes sonoras estacionarias que emiten sonidos de la misma frecuencia. La velocidad de sonido en el aire es 340m/s. Determine la velocidad del observador para que él tenga la sensación de que el intervalo de los sonidos recibidos es 9:8.
a) 10m/s b) 20m/s c) 30m/s d) 40m/s e) 50m/s
6) Una onda transversal es aplicada sobre un hilo sujeto por las extremidades, usando un vibrador cuya frecuencia es de 50Hz. La distancia media entre los puntos que prácticamente no se mueven es de 47cm. Entonces la velocidad de las ondas en este hilo es de:
a) 47m/s b) 23,5m/s c) 0,94 m/s d) 1,1m/s e) otro valor
7) Una onda sonora producida por una fuente que produce 200 vibraciones por segundo. EL período de esa onda, en segundos, será:
a)
200
b)
100
1
c) Cero d) 100 e) 200
8) Una cuerda de masa específica 10 g/m tiene una de sus extremidades atada a un motor en marcha y la otra, después de pasar por una polea fija, sustenta un peso de 100N. Nótese que, en la parte mantenida horizontal, la formación de ondas de longitud 25 cm. Cuál es la frecuencia de vibración del motor
a) 400 Hz b) 200 Hz c) 300 Hz d) 100 Hz e) 600 Hz
9) Las ondas mecánicas longitudinales de frecuencias comprendidas entre 20 Hz y 20000 Hz constituyen que nuestros oídos interpreten como sonido. Cuál de los valores de longitud de onda en los límites de la faja de las ondas sonoras en el aire?. La velocidad de propagación del sonido en el aire es cerca de 340 m/s.
a) 0,017 m y 17 m b) 0,17 m y 1, 7 m c) 0,027 m y 37 m d) 0,017 m y 1, 7 m
10) Una onda plana se propaga en un medio, con velocidad de 10 m/s y con frecuencia de 5Hz, y pasa para otro medio con velocidad de 5 m/s. Determine la longitud de onda en el segundo medio.
a) 3m b) 2 m
c) 4 m
d) 5 m
e) 1m
11) Una cuerda vibra en el 4to
armónico, entre dos puntos fijos distantes 4m entre sí. Sabiendo que la velocidad de propagación de la vibración en la cuerda es 150 m/s, determine:
a) La frecuencia de vibración del 4to
armónico;
b) La frecuencia del sonido fundamental emitido por esta cuerda.
a) 75 Hz y 18,75 Hz b) 34 Hz y 18,75 Hz c) 75 Hz y 187,5 Hz d) 34 Hz y 122 Hz
12) Una fuente sonora emitiendo un sonido de 900 Hz se aproxima con la velocidad de 72 km/h de un observador que se encuentra parado. Suponiendo que la velocidad del sonido en el aire es 320 m/s, determine la frecuencia sonora oída por el observador.
a) 960 Hz b) 340 Hz c) 870 Hz d) 1023 Hz e) 646 Hz
13) Un automóvil con velocidad constante de 108 km/h pasa tocando la bocina por un hombre parado. La frecuencia del sonido emitido por la bocina es de 500 Hz. Sabiendo que la velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s, determine la frecuencia del sonido que el hombre escuchará al ser ultrapasado por el vehículo.
a) 459,5 Hz b) 340 Hz c) 870 Hz d) 1023 Hz e) 646 Hz
14) La velocidad de propagación del sonido en el aire vale 340 m/s. Calcule con que velocidad un observador se debe aproximar de una fuente sonora cuya frecuencia es de 18000 Hz, para que el pare de oírla, admitiéndose que la frecuencia máxima audible sea 20000 Hz.
a) Menor que 37,8 m/s b) Mayor que 37,8 m/s c) Igual a 37,8 m/s
15) Las ondas sonoras producidas en un jardín sosegado tiene intensidades 10-7W/m2. Determine el
nivel sonoro en este jardín.
a) 10 dB b) 20 dB c) 30 dB d) 40 dB e) 50 dB
16) Dos sonidos tienen intensidades sonoras 10-7 W/cm2 y
10-3 W/cm3. Calcule en decibel el
desnivel sonoro del segundo, en relación al primero.
a) 10 dB
b) 20 dB c) 30 dB
d) 40 dB
e) 50 dB
17) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 528 Hz se aproxima a un observador parado con velocidad de 72 km/h. Siendo la velocidad del sonido en el aire de 340 m/s, la frecuencia del sonido recibido por el observador es:
a) 280,5 Hz b) 561 Hz c) 187 Hz d) 93,5 Hz
18) Una fuente sonora
estacionaria emite un sonido de frecuencia 340 Hz. La velocidad del sonido en el aire es de 340m/s. La velocidad con que se debe mover un observador para oír un sonido de frecuencia 360 Hz es:
a) 10 m/s b) 20 m/s c) 30 m/s d) 40 m/s e) 50 m/s
19) Una fuente sonora que emite un sonido de frecuencia 1.000 Hz se aproxima a un observador con velocidad de 40m/s. El observador se aproxima a la fuente con velocidad de 5m/s. Siendo la velocidad del sonido en el aire 340 m/s, determine la frecuencia oída por el observador.
a) 11,50 Hz b) 575 Hz c) 1,150 Hz d) 1150 Hz e) 383,3 Hz
Respuestas
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0 a b b d b a a a a
