Dpto de Física y Química

01. Una onda transversal se propaga a lo largo de una cuerda horizontal, en el sentido negativo del eje de abscisas, siendo 10 cm la distancia mínima entre dos puntos que oscilan en fase. Sabiendo que la onda está generada por un foco emisor que vibra con un movimiento armónico simple de frecuencia 50 Hz y una amplitud de 4 cm, determine:

a) La velocidad de propagación de la onda.

b) La expresión matemática de la onda, si el foco emisor se encuentra en el origen de coordenadas, y en t = 0 la elongación es nula.

c) La velocidad máxima de oscilación de un punto cualquiera de la cuerda.

d) La aceleración máxima de oscilación en un punto cualquiera de la cuerda.

02. Una onda armónica que se propaga por una cuerda tiene una amplitud de 0,015 m, una longitud de onda de 2,4 m y una velocidad de 3,5 m/s. Calcular:

a) El período, la frecuencia y el número de ondas.

b) La función de onda, si se desplaza en el sentido positivo del eje X.

03. Una onda transversal y=Asen(ωt+kx) tiene una frecuencia de 50 Hz y se desplaza con una velocidad de 0,32 m/s. En el instante inicial la velocidad de la partícula situada en el origen tiene un valor de 4 m/s. Calcular:

a) Sentido de propagación de la onda a lo largo del eje X.

b) La amplitud, el número de onda y la frecuencia angular ω.

04. La ecuación de una onda es: y=0,02 sen(t-0,25x) SI. Calcular:

a) La frecuencia de la onda y su velocidad de propagación.

b) La distancia entre dos puntos consecutivos que vibran con 120º de diferencia de fase.

05. Se zarandea uno de los extremos de una cuerda de 8 m de longitud, generándose una perturbación ondulatoria que tarda 3 s en llegar al otro extremo, la longitud de onda mide 65 cm. Calcular:

a) La frecuencia del movimiento ondulatorio.

b) La diferencia de fase (en grados sexagesimales) entre los dos extremos libres de la cuerda.

06. A una playa llegan 15 olas por minuto y se observa que tardan 5 minutos en llegar desde un barco anclado en el mar a 600 m de la playa.

a) Tomando como origen de coordenadas un punto de la playa, escribir la ecuación de onda, en el SI, si la amplitud de las olas es de 50 cm.

b) Si sobre el agua a una distancia 300 m de la playa hay una boya, que sube y baja según pasan las olas, calcular su velocidad en cualquier instante de tiempo. ¿Cuál es su velocidad máxima?.

 

07. El periodo de una onda que se propaga a lo largo del eje X es de  3.10-3 s, y la distancia entre los dos puntos más próximos cuya diferencia de fase es  π/2 es de  20 cm.

a) Calcula la longitud de onda y la velocidad de propagación.

b) Si el periodo se duplicase, ¿qué ocurriría a las magnitudes del apartado anterior?.

08. La ecuación de una onda que se propaga en una cuerda es: y (x,t) = 0,5  sen π(8t – 4x)    (SI)

a) Calcula la velocidad de propagación de la onda y la velocidad de un punto de la cuerda y explicar el significado de cada una de ellas.

b) Representa gráficamente la posición de los puntos de la cuerda en el instante  t=0, y la elongación en x=0 en función del tiempo.

09. La ecuación de una onda en una cuerda es: y (x,t) = 10  cos(π/3)x  sen 2πt    (SI)

a) Explica las características de la onda y calcular su periodo y su longitud de onda. ¿Cuál es la velocidad de propagación?.

b) Determina la velocidad de una partícula situada en el punto  x = 1,5 m, en el instante  t = 0,25 s. Explicar el resultado.

10. La cuerda de una guitarra vibra de acuerdo con la ecuación: y(x,t) = 0,01sen(10πx)cos(200πt) (SI). Indicar de qué tipo de onda se trata y calcular la amplitud y la velocidad de propagación de las ondas cuya superposición puede dar lugar a dicha onda.

11. En una cuerda tensa de 16 m de longitud, con sus extremos fijos, se ha generado una onda de ecuación:

y(x,t)=0,02 sen(πx/4) cos(8πt)

a) Explique de qué tipo de onda se trata y cómo podría producirse. Calcule su longitud de onda y su frecuencia.

b) Calcule la velocidad en función del tiempo de los puntos de la cuerda que se encuentran a 4 m y 6 m, respectivamente, de uno de los extremos y comente los resultados.

12. Un punto material oscila en torno al origen de coordenadas en la dirección del eje Y, según la expresión:

y = 2 sen(0,25πt+0,5π) ( y en cm; t en s),

originando una onda armónica transversal que se propaga en el sentido positivo del eje X. Sabiendo que dos puntos materiales de dicho eje que oscilan con un desfase de π radianes están separados una distancia mínima de 20 cm, determine:

a) La amplitud y la frecuencia de la onda armónica.

b) La longitud de onda y la velocidad de propagación de la onda.

c) La expresión matemática que representa la onda armónica.

d) La expresión de la velocidad de oscilación en función del tiempo para el punto material del eje X de coordenada x=80 cm, y el valor de dicha velocidad en el instante t=20 s.

13. Al esperar a que pase una onda transversal, una persona nota que pasan 12 crestas en un tiempo de 3 s. Si la distancia entre dos crestas sucesivas es de 0,8 m y la amplitud es de 0,5 m.

a) Escribe la ecuación de esa onda.

b) ¿Cuál es la velocidad de la onda?

 

14. Una onda plana viaja a través de un medio absorbente, observándose que tras avanzar una distancia de 2 m su amplitud decrece de 10 cm a 4 cm. Calcular:

a) El coeficiente de absorción del medio.

b) La amplitud que tendrá la onda tras avanzar otros 6 m.

15. Se realizan dos mediciones del nivel de intensidad sonora en las proximidades de un foco sonoro puntual, siendo la primera de 100 dB a una distancia x del foco, y la segunda de 80 dB al alejarse en la misma dirección 100 m más.

a) Obtenga las distancias al foco desde donde se efectúan las mediciones.

b) Determine la potencia sonora del foco.

Dato: Intensidad umbral de audición I0 = 10-12 W/m2

 

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