Ondas

PREGUNTAS Y PROBLEMAS  02

FISICA II

1. La calidad tonal de una guitarra acústica es diferente cuando las cuerdas se puntean cerca del puente (el extremo inferior de las cuerdas) que_ cuando se puntean cerca del agujero) ¿Por qué?
2. Una Iglesia grande tiene parte del órgano al frente y parte al fondo. Una persona que camina rápidamente por el pasillo mientras ambos segmentos están tocando dice que los segmentos suenan desafinados. ¿por que?
3. Una fuente de sonido y un oyente están en reposo en tierra, pero un viento fuerte sopla de la fuente al oyente. ¿Hay un efecto Doppler? Explique.
4. Si Ud. Va en un avión supersónico. ¿Qué oye? En particular ¿oye Ud. Un trueno sónico continuo? Explique.
5. Puede imaginar circunstancias en las que se observaría un efecto Doppler en ondas superficiales en el agua? ¿y ondas elásticas propagándose en un cuerpo de agua a gran profundidad? Si así es, describa las circunstancias y explique su razonamiento. Si no, explique por que no.
6. A una barra de cobre se le da un fuerte golpe compresional en un extremo. El sonido del golpe que viaja por el aire a 0ºC alcanza el extremo opuesto de la barra 6.4 ms después que el sonido transmitido a través de la barra. ¿Cuál es la longitud de la barra?
7. El intervalo de frecuencias audibles de los murciélagos está entre 10 y 120 kHz. Calcule las longitudes de onda correspondientes al sonido en el aire, en condiciones normales o estándares.
8. Un astronauta en la Luna tiene un amplificador y un altavoz muy potentes. Suponiendo que no hay absorción del sonido y que el megáfono o bocina se comporta como una fuente sonora puntual. ¿Qué potencia de salida se necesita en este aparato para producir un sonido que se pueda escuchar apenas en la tierra? Se supone que la distancia de la Tierra a la Luna es de 384 000 km. Considere (desde luego, en forma irreal) que el sonido se propaga en el aire a temperatura y presión normales.
9. Una onda sonora armónica se describe por medio de: [pic 1]. a) Determine la velocidad y la aceleración de una partícula del aire en [pic 2]para el punto localizado en [pic 3]. b) ¿Cuáles son la longitud de onda, el período y la velocidad de propagación de esta onda?    
10. Dos ondas sonoras armónicas de amplitudes 4 y 8 cm viajan en la misma dirección y tienen idéntica frecuencia; si su diferencia de fase es 2/3, calcúlese la amplitud de la onda resultante.
11. Una onda sonora armónica se puede describir en el modo de desplazamiento por: [pic 4] a) Encuentre la amplitud, longitud de onda y rapidez de la onda y establezca en que material se propaga esta onda. b) Determine el desplazamiento instantáneo de las moléculas en la posición [pic 5] m, [pic 6] ms. c) Determine la velocidad máxima del movimiento oscilatorio de las moléculas.
12. a) el nivel de sonido de una perforadora es de 130 dB y el de una sirena es de 120 dB. Encuentre la razón de las intensidades de las fuentes de sonido. b) En dos fuentes se han medido las intensidades   I1 = 100 μW/m2 e  I2 = 200 μW/m2. ¿En cuántos decibeles es menor la fuente 1 de la fuente 2?
13. Con una perturbación adecuada, es posible producir tanto ondas longitudinales como transversales en una varilla larga de metal. Un varilla particular de metal tiene 150 cm de largo, 0.2 cm de radio, 50.9 g de masa y un módulo de Young de 6.8x1010 N/m2 ¿cuál debe ser la tensión en la varilla para que la razón de la rapidez de las ondas longitudinales a la rapidez de las ondas transversales sea igual a 8?
14. Una onda sonora en el aire a 0ºC tiene una intensidad de 10-6 W/m2 (un sonido fuerte).a) ¿Cuál es la amplitud de presión acústica? b) Si la longitud de onda de la onda es de 0.80 m. ¿Cuál es la amplitud de desplazamiento?
15. Un carro de bomberos que se mueve hacia la derecha a 60 m/s suena su bocina a 500 Hz, a la derecha se mueve un auto a 40 m/s, en tanto una camioneta esta detenida (esta a la derecha del auto). A) ¿Qué frecuencia perciben los pasajeros en el auto? b) ¿Cuál es la frecuencia que escuchan los pasajeros en la camioneta? c) cuando el carro de bomberos esta a 250 m del automóvil y a 350 m de la camioneta, los pasajeros en el carro perciben un nivel de intensidad sonora de 90 dB. En ese momento, ¿Cuál es el nivel de intensidad que perciben los pasajeros e la camioneta?
16. Un conductor que viaja rumbo al norte en una autopista conduce a una velocidad de 25 m/s. Un carro de policía que viaja en dirección sur a una velocidad de 40 m/s se aproxima sonando su sirena a una frecuencia base de 2500 Hz. (a) que frecuencia percibe el automovilista conforme se acerca el carro de policía? (b) ¿Qué frecuencia es detectada por el conductor del automóvil después de que el carro de policía lo pasa? (C) repita los juicios a y b para el caso en que el carro de policía esta viajando rumbo al norte.
17. El concorde vuela a Match 1.75 a 8000 m de altura, donde la rapidez del sonido es de 320 m/s. ¿Cuánto tiempo después de pasar el avión directamente por encima oiremos el trueno sónico?
18. En el planeta Salesa  un Nameloc macho vuela hacia su compañera a 250 m/s mientras canta a una frecuencia de 1200Hz. Si la hembra estacionaria oye un tono de 1250 Hz. Calcule la rapidez del sonido en la atmósfera de ese planeta.
19. Un tren viaja a 35.0m/s en el aire tranquilo. La frecuencia de la nota emitida por su silbato es de 300Hz. Diga que frecuencia oye un pasajero de un tren que se mueve en dirección opuesta a 15.0 m/s y (a) se acerca al tren, (b) se aleja del tren.
20. Un jet vuela por encima de nosotros a Mach 2.50 y altura constante de 1200m (a) ¿Qué ángulo θ tiene el cono de la onda de choque? (b) ¿Cuánto tiempo después de pasar el avión directamente por encima oímos el trueno sónico ignore la variación de la rapidez del sonido con la altura.
21. Los valores del módulo de Young para el granito y el acero son [pic 7], y [pic 8]. Sus densidades son: 2.70 g/cm3 y 7.7 g/cm3 respectivamente. Calcule la velocidad de propagación de las ondas elásticas en los dos metales.                                      
22. Se producen ondas transversales con una velocidad de 50 m/s en una cuerda tensada, cuya longitud es de 500 cm. Con una masa total de [pic 9] kg. ¿Cuál es la tensión requerida?
23. Se radia una onda esférica desde una fuente puntual y está descrita por lo siguiente: [pic 10], donde [pic 11] está en Pa, [pic 12] en m y [pic 13] en s. ¿Cuál es la máxima amplitud de presión a 4 m de la fuente? b) Determine la rapidez de la onda y por lo tanto el material en el que se mueve. c) Encuentre la intensidad de la onda en dB a 4 m de la fuente. d) Encuentre la presión instantánea a 5 m de la fuente en [pic 14]s.
24. La presión en una onda de sonido viajera está dada por la ecuación: [pic 15], donde [pic 16]e [pic 17]está en metros y [pic 18] en segundos. Encontrar: a) La amplitud de la presión. b) La frecuencia c) El Número de onda  d) La longitud de onda. e) La velocidad de la onda.
25. El oído humano puede percibir sonidos de frecuencias comprendidas entre 20 y 20000 Hz. Si la velocidad del sonido en el aire es v = 340 m/s. (a) a que longitudes de onda corresponden estas frecuencias en el aire? (b) Si el oído humano es capaz de percibir como segregados los sonidos separados en el tiempo como mínimo por 0.1 s a que distancia mínima de una pared debe situarse una persona para que perciba el eco que se produce en ella?
26. Cierto pájaro tropical vuela en cuevas totalmente oscuras. Para sortear los obstáculos utiliza la reflexión del sonido. Si la frecuencia más  elevada que puede emitir y detectar es de 8000 Hz, evaluar el tamaño de los objetos más pequeños que puede detectar. La velocidad del sonido en el aire es v = 340 m/s.
27. En un punto confluye la energía de cuatro niños que lloran simultáneamente. Si consideramos que la intensidad resultante en ese punto es la suma de las intensidades individuales que llegan de cada niño cuantos decibelios mayor es el nivel de intensidad cuando cuatro niños lloran que cuando llora uno?
28. Tenemos dos fuentes sonoras, cada una de las cuales ejerce un nivel de presión sonora, en el mismo punto, de 70 dBSPL. Calcular el nivel resultante en ese punto según el caso. Datos: el umbral de audición  es P0= 2 x 10-5 N/m2 (a) Las dos fuentes están correlacionadas (b) Las dos fuentes no están correlacionadas (c) a que atribuirás la diferencia entre (a) y (b) ?
29. Una fuente sonora puntual radia de forma omnidireccional con 10-6 W de potencia. Dato: la intensidad umbral de audición es I0= 10-12 W/m2. (a) Determina los dBSIL a 1 m de la fuente. (b) a que distancia de la fuente sonora el nivel de intensidad (en decibelios) se reducirá la mitad?

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