Velocidad de propagación de una onda electromagnética (luz) en el vacío= m/s Velocidad de propagación del sonido en el aire=340 m/s

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Ondas

Datos Generales

Velocidad de propagación de una onda electromagnética (luz) en el vacío=3108m/s Velocidad de propagación del sonido en el aire=340 m/s

1) Una onda sonora se propaga con una frecuencia de 262 Hz y posee una longitud de onda de 1,2 m ¿Cuál es la velocidad de propagación?

2) Una onda sonora generada por una sirena distante 515m se escucha 1,5 seg más tarde:

a) ¿Cuál es su velocidad de propagación?

b) Si la frecuencia es de 436 Hz ¿cuál es su periodo? c) ¿Cuál es su longitud de onda?

3) ¿Cuál es la longitud de una onda electromagnética cuya frecuencia es 99.5 MHz (megahertz)?

4) Para una frecuencia de 2102 Hz, una onda sonora posee una longitud de 170 cm: a) ¿Cuál debe ser la frecuencia para que, en el mismo medio, la longitud de onda

se reduzca a la tercera parte?

b) El medio de propagación ¿puede ser el aire?

5) a) Si el sonido viaja a 340 m/s y la distancia Tierra - Luna es 3,8.108 m ¿cuanto tiempo emplearia el ruido de una explosión lunar en llegar a la Tierra (si hubiera aire en todo el camino)?.

b) Si la luz viaja a 3. 108 m/s, ¿cuántos minutos tarda la luz del sol en llegar a la tierra? (Distancia Tierra – Sol = 149,6 . 109 m)

6) ¿Qué tipo de ondas se propagan en: a) Sólidos

b) Fluidos

c) Un resorte tenso

7) En el estudio de una onda transversal, una persona observa que pasan por un punto 12 crestas en 3 seg. . si la distancia entre crestas es de 0.8 metros a) ¿Cuál es la velocidad de propagación?

b) ¿Cuál es la frecuencia y el período?

8) Una ola de mar tarda 15 seg en recorrer 60 m y el tiempo que tardan dos crestas en pasar por el mismo lugar es 5 seg.

a) ¿Cuál es la velocidad de la ola? b) ¿Cuál es el periodo?

c) ¿Cuál es la frecuencia?

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9) Se mide un pulso a lo largo de una cuerda delgada unida a otra mas gruesa que a su vez esta sujeta a la pared. Describir lo que sucede con la onda cuando:

a) alcanza el punto de unión entre las cuerdas b) alcanza el punto de unión con la pared

10) El sonido emitido por los murciélagos tiene una longitud de onda de 3,5 milímetros.

a) ¿Cuál es su frecuencia en el aire?

b) ¿A qué distancia del murciélago se encuentra un objeto, sabiendo que el animal recibe la onda reflejada 1,1 segundos después de haber sido emitida? 11) El oído humano puede percibir sonidos cuyas frecuencias estén comprendidas entre los 20 y los 15000 Hz ¿entre qué longitudes de onda se encuentra el intervalo de audición?

12)Sobre la superficie en reposo del agua de un recipiente se dejan caer gotas a intervalos regulares:

a) ¿Qué tipo de ondas se generan? b) ¿Cómo se propagan las ondas?

c) ¿Si el goteo es más rápido ¿aumenta o disminuye el periodo? d) ¿Si el goteo es mas lento ¿aumenta o disminuye la frecuencia?

e) En cuánto debe aumenta o disminuir el ritmo del goteo para obtener una longitud de onda 4 veces menores que la inicial?

13) ¿Qué ocurre con el tren de ondas superficiales del ejercicio anterior si el gotero comienza a desplazarse hacia un lado con velocidad constante?. Hacer una representación de la situación.

14) Teniendo en cuenta que para una onda sonora a mayor frecuencia corresponde un sonido más agudo. Decir qué escucha la persona que se encuentra debajo de un parlante enganchado a un resorte, cuando se emite un sonido determinado:

a) El parlante esta quieto

b) El parlante oscila de arriba a abajo

15) Un barco emite simultáneamente un sonido dentro del agua y otro por el aire. Otro barco detecta los sonidos con diferencia de 2 seg. Calcular la distancia que

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16) Hallar la frecuencia y el período de las ondas que se encuentran representadas en los gráficos. -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tiempo [seg] A m p li tu d [ m et ro s]

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Ondas en el espacio y en el tiempo

17) Los gráficos que se muestran a continuación representan una misma onda en el tiempo y en el espacio.

La representación temporal muestra el movimiento de una partícula en el tiempo, es decir, el desplazamiento respecto de su posición de equilibrio. La representación espacial muestra en un instante dado (como en una fotografía) los apartamientos de las partículas de sus posiciones de equilibrio dependiendo del lugar que estas ocupen.

A partir de estos gráficos calcular la velocidad de propagación de la onda en cuestión. -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 0 1 2 3 4 5 6 Tiem po [segundos] A m p li tu d [ m e tr o s ] -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 0 10 20 30 40 50 Posición [m etros] A m p li tu d [ m e tr o s ]

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INTERFERENCIA

La interferencia se produce por la superposición de dos o más ondas.

Cuando dos ondas de la misma frecuencia que viajan en direcciones opuestas se superponen se verifica que en ciertos puntos las ondas llegan siempre con medio período de diferencia. En estos puntos ambas ondas intentan provocar una perturbación idéntica y en sentidos opuestos, por lo que al superponerlas el

resultado total se anula. Estos puntos se llaman nodos y se dice que en ellos hay una diferencia de fase de 180º entre ambas ondas.

Si las distancias son iguales:

Si las distancias son diferentes las ondas se desfasan(en el ejemplo quedan en oposición de fase): T = 0.001 seg t1 = d1/vsonido t2 = d2/Vsonido t2 – t1 = 0 seg d2 – d1 = 0 m d1 = 2m d2 = 2m t1 T t2 t1 T t2 d1=1.915m d2=2.085m T = 0.001 seg t1 = d1/vsonido t2 = d2/Vsonido

t2 – t1 = 0.0005 seg (igual a medio T)

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19) Dos parlantes que emiten simultáneamente una misma señal se encuentran en una posición similar a los de los diagramas anteriores. La distancia del micrófono al parlante 1 es de 3 metros,

a. calcular la distancia a la que deberá colocarse el parlante 2 para lograr que se cancele una frecuencia de 2 KHz. ¿Qué diferencia de tiempo de llegada al micrófono habrá en este caso? ¿Qué relación tiene con un período de la onda? b. Calcular la diferencia de tiempo de llegada si la señal emitida es de 4 KHz. ¿Qué

sucederá con esta señal con respecto a la superposición (constructiva, destructiva o algún otro caso)?

20) – Un parlante se encuentra a 5 metros de una pared y un micrófono se ubica a 34 centímetros de la pared. a) Indicar la diferencia de tiempos entre la onda que incide directamente al micrófono y la que rebota en la pared, b) ¿Qué valores de frecuencia emitida por el parlante tenderán a cancelarse por este retardo?, c) ¿Qué valores de frecuencia tenderán a aumentarse?

EFECTO DOPPLER – ECUACIÓN

           fuente onda receptor onda emitida ectada v v v v f fdet

Vfuente es la velocidad de quien emite el sonido (positiva si va en dirección al receptor)

Vreceptor es la velocidad de quien capta o recibe el sonido (positiva si va en dirección al emisor)

Vonda es la velocidad de la onda. Para el sonido en condiciones normales es de 340 m/s

30) Dos automóviles viajan a 100 Km/h (cada uno en sentido contrario). Desde uno de los automóviles se emite un sonido de silbato cuya frecuencia es de 440 Hz (nota LA de la escala musical).

a. ¿Qué frecuencia es detectada desde el otro automóvil mientras ambos están acercándose entre sí?

b. ¿Qué frecuencia es detectada desde el otro automóvil cuando están alejándose entre sí?

31) Un tren se acerca a una estación. Desde el tren se emite un sonido de 880 Hz (nota LA de la escala musical, una octava más alta que la del problema 1).

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a. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde la estación el sonido se escuche desafinado en un semitono más agudo? (esto es con la frecuencia de un LA sostenido (LA#) que es de 932 Hz)

b. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde la estación el

sonido se escuche dos semitonos más agudo? (esto es con la frecuencia de la nota SI que es de 988 Hz)

32) Un tren se acerca a una estación. Desde la estación se emite un sonido de 880 Hz (nota LA de la escala musical, una octava más alta que la del problema 1).

a. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde él se perciba el sonido de la estación un semitono más agudo? (esto es con la frecuencia de un LA sostenido (LA#) que es de 932 Hz)

b. ¿A qué velocidad deberá viajar el tren para que desde él se perciba el sonido dos semitonos más agudo? (esto es con la frecuencia de la nota SI que es de 988 Hz)

33) Un avión que viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje emite un sonido de 10KHz. ¿Qué frecuencia es captada desde la pista?

34) Un avión viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje. Desde la pista se emite un sonido de 10KHz. ¿Qué frecuencia se detectaría desde el avión?

35) Un avión que viaja a 300 m/s acercándose a una pista de aterrizaje emite una onda de radio de 10KHz. La velocidad de las ondas de radio es 3x108 m/s (velocidad de la luz) ¿Qué frecuencia es captada desde la pista?

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Referencias

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