Guía de problemas: “Ondas”

Guía de problemas: “Ondas”

Figura 3: Algunas notas musicales del piano y sus respectivas frecuencias

• Parámetros de las Ondas

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

2. Una onda sonora generada por una sirena distante 515 m 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 2x102 Hz, una onda sonora se propaga con 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 en el aire?

5. Si el sonido viaja a 340 m/s y la distancia Tierra - Luna es 3,8x108 m ¿cuánto tiempo emplearía el ruido de una explosión lunar en llegar a la Tierra?

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 de la onda?

8. Se mide un pulso a lo largo de una cuerda delgada unida a otra más gruesa que se encuentra sujeta a la pared. Describir que sucede con la onda cuando:

a) alcanza el punto de unión entre las cuerdas.

b) alcanza el punto de unión con la pared.

9. 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?

10. El oído humano es sensible a frecuencias sonoras dentro de un rango comprendido entre 20 y 20.000 Hz. ¿Cuáles son las longitudes de onda en el aire y en el agua de dichas frecuencias del intervalo de audición? Datos: Aire = 340 m/s y Agua = 1.500 m/s

11. 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 período?

d) ¿Si el goteo es mas lento ¿aumenta o disminuye la frecuencia?

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

12. ¿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.

13. 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 separa los barcos.

14. Hallar la frecuencia y el período de las ondas que se encuentran representadas en los siguientes gráficos:

15. Hallar la onda resultante mediante la suma de las ondas 1 y 2 representadas en los siguientes gráficos:

16. Hallar la onda resultante mediante la suma de las ondas 3 y 4 representadas en los siguientes gráficos:

17. Obtener gráficamente la onda 6 que sumada a la onda 5 permite generar la siguiente onda resultante:

• 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 y 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 tanto 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):

18. 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 cual se deberá colocar 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.

...